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Types of Step-Growth Polymers: Polyesters

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The introduction of polyesters has brought major development to the textile industry. The wrinkle-free behavior of polyester blends has eliminated the need for starching and ironing clothes.
Polyesters are commonly prepared from terephthalic acid and ethylene glycol; the crude product is known as poly(ethylene terephthalate) or PET. However, polyesters are synthesized industrially by transesterification of dimethyl terephthalate with ethylene glycol at 150 °C. The two reactants and the...
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Polymer Classification: Architecture

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Polymers are classified as linear or branched on the basis of their chain architecture. The polymer chains in linear polymers have a long chain-like structure with minimal to no branching at all. Even if a polymer features large substituent groups on the monomer, which appear as branches to the skeleton, it is not considered a branched polymer. A branched polymer contains secondary polymer chains that arise from the main polymer chain. The branching occurs when the polymer growth shifts from...
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Polymer Classification: Crystallinity

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Unlike ionic or small covalent molecules, polymers do not form crystalline solids due to the diffusion limitations of their long-chain structures. However, polymers contain microscopic crystalline domains separated by amorphous domains.
Crystalline domains are the regions where polymer chains are aligned in an orderly manner and held together in proximity by intermolecular forces. For example, chains in the crystalline domains of polyethylene and nylon are bound together by van der Waals...
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Polymer Classification: Stereospecificity01:26

Polymer Classification: Stereospecificity

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Polymerization generates chiral centers along the entire backbone of a polymer chain. Accordingly, the stereochemistry of the substituent group has a significant effect on polymer properties. Polymers formed from monosubstituted alkene monomers feature chiral carbons at every alternate position in the polymer backbone. Relative to the predominant orientation of substituents at the adjacent chiral carbons, the polymer can exist in three different configurations: isotactic, syndiotactic, and...
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Molecular Weight of Step-Growth Polymers

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Step growth polymerization involves bi or multifunctional monomers. Bifunctional monomers react to form linear step growth polymers, whereas multifunctional monomers react to form non-linear or branched polymers.
As the step-growth polymerization involves step-wise condensation of monomers, the molecular weight also builds up eventually. Consequently, high molecular weight polymers are obtained at the late stages of the polymerization, where 99% of monomers have been consumed.
The extent of the...
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Characteristics and Nomenclature of Copolymers

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Copolymers are the products obtained from the polymerization of multiple monomer species. So, in a polymer chain itself, there can be multiple repeating units that come from different monomers. The process of synthesizing a polymer from different monomer species is called copolymerization. When two monomers are involved, the polymer is known as a bipolymer. Polymers with three and four monomers are termed terpolymers and quaterpolymers, respectively. Figure 1 depicts the copolymerization of...
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Los policarbonatos de alta masa molar como termoplásticos reciclables en circuito cerrado

Gloria Rosetto1, Fernando Vidal1, Thomas M McGuire1

  • 1Department of Chemistry, Chemistry Research Laboratory, University of Oxford, 12 Mansfield Rd, Oxford OX1 3TA, U.K.

Journal of the American Chemical Society
|March 14, 2024
PubMed
Resumen

Este estudio introduce un nuevo catalizador de Mg{II}Co{II} para una eficiente copolimización de dióxido de carbono (CO2), produciendo policarbonatos reciclables de alta masa molar. El nuevo catalizador permite propiedades ajustables y una despolimerización efectiva, ofreciendo una alternativa sostenible para la fabricación de polímeros.

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Área de la Ciencia:

  • Química de los polímeros
  • Catálisis organometálica
  • Materiales sostenibles

Sus antecedentes:

  • La reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en la fabricación de polímeros es crucial.
  • La utilización de dióxido de carbono (CO2) a través de la copolimización de apertura de anillo (ROCOP) ofrece una vía para los policarbonatos derivados de CO2.
  • Los catalizadores eficientes para los policarbonatos de alta masa molar y sus relaciones estructura-propiedad siguen siendo insuficientemente investigados.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar catalizadores eficientes para los policarbonatos de alta masa molar a partir del CO2.
  • Aclarar las relaciones estructura-propiedad, el procesamiento y la reciclabilidad de estos nuevos policarbonatos.
  • Explorar el potencial de los termoplásticos basados en CO2 como alternativas sostenibles.

Principales métodos:

  • Desarrollo de un nuevo catalizador organometálico de Mg (II) Co (II).
  • Copolimerización de apertura de anillos (ROCOP) de CO2 con varios epóxidos ciclicos.
  • Caracterización de los policarbonatos resultantes, incluidos el peso molecular, las propiedades térmicas (Tg, Td) y el comportamiento reológico.
  • Evaluación de la reciclabilidad mediante reprocesamiento y despolimerización catalítica.

Principales resultados:

  • El catalizador Mg ((II) Co ((II) demostró una alta productividad, una baja tolerancia a la carga y un excelente control de la polimerización.
  • Se sintetizaron policarbonatos de alta masa molar (Mn > 100 kg mol-1), incluidos PCHC, PvCHC, PeCHC y PCPC.
  • Estos termoplásticos amorfos exhiben altas temperaturas de transición de vidrio (85126 °C) y estabilidad térmica (>260 °C).
  • El policíclopenteno carbonato (PCPC) mostró un peso molecular y una viscosidad de entrelazamiento significativamente más bajos en comparación con el PCHC.
  • Todos los polímeros sintetizados eran totalmente reciclables a través del reprocesamiento o la despolimerización catalítica.

Conclusiones:

  • El nuevo catalizador Mg{II}Co{II} permite la síntesis eficiente de policarbonatos reciclables de alta masa molar a partir del CO2.
  • Las propiedades de los materiales sintonizables se pueden lograr variando los sustituyentes del anillo cíclico.
  • El PCPC muestra un potencial termoplástico prometedor debido a sus propiedades reológicas favorables.
  • El sistema catalítico desarrollado facilita tanto la síntesis de polímeros como la despolimerización selectiva, promoviendo una economía circular para los plásticos.