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CO₂-basiertes δ-Lacton für funktionalisierte Copolyester nutzbar gemacht
Ein neuer Katalyseansatz ermöglicht die selektive Ringöffnungs-Copolymerisation von aus CO₂ und Butadien gewonnenem δ-Lacton unter milden Bedingungen – mit Potenzial für hochwertige, funktionalisierte Polyester.
Kohlendioxid gilt als vielversprechender Rohstoff für die Herstellung wertvoller Chemikalien. Durch Telomerisierung von CO₂ mit 1,3-Butadien entsteht 3-Ethyliden-6-vinyltetrahydro-2H-pyran-2-on (EVP), ein α,β-ungesättigter cyclischer Ester, der sich für verschiedene Polymerisationsreaktionen eignet. Die chemoselektive Ringöffnungs-Polymerisation (ROP) dieses Monomers war bislang jedoch aufgrund geringer Umsetzung und strenger Reaktionsbedingungen, wie −50 °C, stark limitiert.
Ein Forschungsteam entwickelte nun ein organisches Basen/Harnstoff-Katalysesystem, mit dem sich die ROP von EVP mit Trimethylcarbonat (TMC) bei Raumtemperatur effizient und selektiv durchführen lässt. Dabei wurde eine EVP-Umsetzung von 38 % erzielt und ein lineares Poly(TMC-co-EVP)-Copolymere gebildet.
Lesetipp: Polyester und Alkydharze
Polyester und Alkydharze gehören zu den vielfältigsten und wichtigsten Stoffklassen der Lackchemie, ihr Einsatz als Bindemittel ist längst etabliert. In der neuen, überarbeiteten Auflage „Polyester und Alkydharze“ geht Ulrich Poth detailliert auf Aufbau, Struktur und Eigenschaften dieser bedeutenden Bindemittelgruppen ein und unterzieht bisherige Erkenntnisse auf dem Gebiet einer kritischen Betrachtung. Den modernen Lackentwickler:innen zeigt er Rechenansätze und Wege auf, Polyester und Alkydharze in Versuchsplänen zu formulieren und systematisch zu variieren.
Erweiterung auf kommerzielle PLA-Systeme
Die kinetischen Untersuchungen und strukturellen Analysen zeigten, dass die Copolymerisation über einen Transesterifizierungsmechanismus ablief. Die Synthese des Poly(TMC-co-EVP) gelang auch direkt aus PTMC-Homopolymer und EVP. Besonders bemerkenswert: Die Strategie konnte auf kommerzielles Polylactid (PLLA) übertragen werden, wodurch sich funktionalisierte Poly(LLA-co-EVP)-Copolyester mit verbesserten Eigenschaften herstellen ließen.
Damit bietet der Ansatz eine effiziente Möglichkeit, EVP unter milden Bedingungen zu nutzen und CO₂-basierte, leistungsfähige Werkstoffe zu entwickeln.
Quelle: Polymer Chemistry, Issue 30, 2025
