Polímeros térmicamente estables y químicamente reciclables regulados por la temperatura del suelo

Área de la Ciencia:

• Química de los polímeros
• Ciencias de los materiales
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• El reciclaje químico a monómeros (CRM) es clave para una economía circular del plástico, que a menudo se centra en la modulación de la temperatura del techo (Tc).
• Los polímeros con bajo Tc, como el poli γ-butirolactona (PGBL), tienen una estabilidad térmica limitada (descomposición ~ 200 °C).
• Los polímeros regulados por la temperatura del suelo (Tf), especialmente a partir de la polimerización de apertura de anillos de macrolactona (ROP), ofrecen una mayor estabilidad termodinámica, pero están poco explorados.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo polímero químicamente reciclable de circuito cerrado regulado por Tf utilizando un monómero de base biológica.
• Investigar la estabilidad térmica y la reciclabilidad del polietileno cetálico sintetizado (PHOD).
• Explorar la copolimización para propiedades sintonizables y reciclabilidad.

Principales métodos:

• Diseño y síntesis de un monómero diéster macrocíclico de base biológica (HOD).
• Polimerización de apertura de anillo impulsada por la entropía (ROP) de HOD para producir poli (ketal-ester) (PHOD).
• Evaluación de la estabilidad térmica (Td,5%) y de la reciclabilidad química en circuito cerrado a temperatura ambiente utilizando potasio 1-butilio (tBuOK).
• Copolimización de HOD con pentadecanolida (PDL).

Principales resultados:

• Se sintetizó PHOD de alta masa molar con una estabilidad térmica excepcional (Td, 5% hasta 353 °C), manteniendo 345 °C incluso sin la eliminación del catalizador.
• PHOD demostró una rápida (1 min) capacidad de reciclaje químico en circuito cerrado a temperatura ambiente.
• Los copolímeros (PHOD-co-PPDL) exhibieron propiedades mecánicas ajustables y reciclabilidad de ambas unidades monoméricas.

Conclusiones:

• El PHOD regulado por Tf ofrece una alternativa prometedora a los polímeros regulados por Tc, superando las limitaciones de estabilidad térmica.
• El material desarrollado permite un reciclaje químico eficiente a baja temperatura, apoyando una economía circular del plástico.
• La copolimerización proporciona una ruta hacia materiales avanzados con un rendimiento y una reciclabilidad adaptados.