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    Fabricando el futuro con un nuevo método de polimerización respetuoso con el medio ambiente

    Los organocatalizadores de enlace halógeno (R-Hal-B) facilitaron la polimerización catiónica de vida suave de los monómeros de vinilo (R-Cl) a temperatura ambiente, produciendo una buena cantidad de rendimiento puro, abriendo puertas para lograr reacciones de polimerización de vinilo amigables con el medio ambiente de bajo costo para la industria. Crédito:Dr. Koji Takagi del Instituto de Tecnología de Nagoya

    Muchos materiales del mundo moderno, desde los plásticos que lo dominan hasta los chips electrónicos que lo impulsan, están fabricados con polímeros. Dada su ubicuidad y los requisitos cambiantes de nuestro mundo, encontrar métodos mejores y más eficientes para hacerlos es una preocupación de investigación en curso. Además, Los problemas ambientales actuales requieren el uso de métodos y materiales de entrada que sean amigables con el medio ambiente.

    Investigaciones recientes de científicos del Instituto de Tecnología de Nagoya, Japón, ha estado en esta línea, agregando un nuevo giro a una técnica de polimerización que ha existido y ha sido exitosa desde la década de 1980:polimerización catiónica viva, donde el crecimiento de la cadena de polímero no tiene la capacidad de terminar hasta que se consume el monómero. Los científicos tienen, por primera vez, organocatálisis sin metales demostrada para esta reacción a temperatura ambiente para polímeros de vinilo y estireno, dos de los polímeros más utilizados en plásticos. Su método no solo es más eficiente que los métodos actuales basados ​​en metales, pero también amigable con el medio ambiente. Sus hallazgos se publican en la Royal Society of Chemistry's Química de polímeros .

    En su estudio, Primero probaron la aplicabilidad de organocatalizadores de enlace de halógeno no iónicos y multidentados (o que aceptan varios pares de electrones), específicamente dos oligoarenos polifluoro-sustituidos portadores de yodo, a la polimerización catiónica viva de isobutil vinil éter. Mencionando una de sus razones para elegir esto, Dr. Koji Takagi, científico principal del estudio, explica en un aparte:"La característica no iónica es ventajosa porque el catalizador es soluble en disolventes menos polares como el tolueno, que es más adecuado para tal polimerización de monómeros vinílicos".

    Descubrieron que con la variante tridentada, la reacción progresó suavemente incluso a temperatura ambiente, producir un buen rendimiento, aunque menor que el límite teórico, en un período de tiempo razonable, sin que el catalizador se descomponga o aparezca como una impureza en el producto. Como explica el Dr. Takagi, esto podría ser una buena ventaja sobre los catalizadores metálicos existentes utilizados en la industria:"Si bien los catalizadores a base de metales han contribuido significativamente a las ciencias de los materiales durante el siglo pasado, la contaminación de las impurezas metálicas restantes a menudo provoca una disminución en la vida útil y el rendimiento de los materiales producidos. Creemos que el presente hallazgo conducirá a la producción de materiales poliméricos altamente puros y confiables ".

    Al decir esto, él es, por supuesto, refiriéndose también al otro hallazgo importante del estudio. La segunda parte de su estudio consistió en evaluar la aplicabilidad de los catalizadores iónicos de yodoimidazolio con varios contraaniones (los iones negativos que acompañan al grupo cargado positivamente) a la polimerización de p-metoxiestireno (pMOS) y estireno no sustituido. el último de los cuales es más difícil de polimerizar que el primero.

    El pMOS se polimerizó fácilmente a temperatura ambiente en dos horas y sin descomposición del catalizador de una sal bidentada de 2-yodoimidazolio que tenía un contraanión triflato. El estireno sin sustituir dio un rendimiento máximo de polímero mediante una reacción a -10ºC durante 24 horas con un catalizador que contiene contraiones voluminosos y estabilizador de aniones.

    Hablando de los productos producidos, El Dr. Takagi dice:"Aunque los polímeros obtenidos no están destinados a ningún fin específico, Se espera que nuestra metodología se aplique a la síntesis de polímeros conductores y polímeros degradables, que no deben incluir impurezas metálicas si se van a construir para un uso práctico ".

    En efecto, Los hallazgos son invaluables para avanzar con la producción más eficiente de materiales poliméricos para una variedad de aplicaciones. Sin embargo, El uso exitoso de organocatalizadores a temperatura ambiente también ofrece otras ventajas. Para uno, los organocatalizadores carecen de sensibilidad a la humedad y al oxígeno, ocupándose del problema, a veces serio, que la naturaleza relativamente higroscópica de los catalizadores iónicos plantea a tales reacciones de polimerización controladas. Más lejos, están fácilmente disponibles y, por lo tanto, bajo costo. Tampoco son tóxicos para el medio ambiente. Y cuando las reacciones se realizan a temperatura ambiente, los requisitos energéticos son bajos.

    Este estudio allana el camino para la electrónica de bajo costo en el futuro que está hecha de materiales amigables con el medio ambiente de manera sustentable.


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