Получен биоразлагаемый полимер, который сможет заменить полиэтилен в упаковочных материалах

Сотрудники кафедр высокомолекулярных соединений и органической химии химического факультета МГУ совместно с коллегами из Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН получили биоразлагаемый полимер - полипропиленкарбонат точно заданной структуры с максимальным выходом.

Работа выполнена в рамках работы НОШ «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды» и поддержана грантом Программы развития МГУ № 23-Ш07-02. Результат опубликован в журнале International Journal of Molecular Sciences.

В последние десятилетия в атмосфере непрерывно растет концентрация диоксида углерода (углекислого газа), одного из парниковых газов. Очевидно, что его сокращение в атмосфере является одной из важнейших экологических задач. Решить задачу можно, используя углекислый газ как дешевое сырье для производства новых полезных материалов, к числу которых относятся биоразлагаемые полимеры. Такие полимеры способны к разложению в окружающей среде на экологически безопасные низкомолекулярные вещества.

Превратить углекислый газ в биоразлагаемые полимеры можно путем вовлечения его в полимеризацию с рядом легкодоступных циклических окисей (эпоксидов). Используя эпоксиды разной химической природы, можно получить широкий спектр материалов, применимых в разных областях - от медицины до упаковочных материалов. Среди поликарбонатов, получаемых из эпоксидов и диоксида углерода, особо следует выделить полипропиленкарбонат, который обладает уникальным комплексом свойств, позволяющим предложить его в качестве замены полиэтилену в качестве упаковочной пленки. Важно, что в отличие от полиэтилена, поликарбонат разлагается на ценные низкомолекулярные вещества как в окружающей среде, так и под действием разных факторов, например, температуры.

«Однако при синтезе полипропиленкарбоната существует ряд проблем, - подчеркнула соавтор статьи, профессор кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ, д.х.н., профессор РАН Елена Черникова. – Во-первых, часто происходит образование побочного продукта циклического пропиленкарбоната, что уменьшает выход целевого продукта - полимера. Во-вторых, диоксид углерода может не полностью встроиться в полимерную цепочку, и тогда наряду с карбонатными звеньями в ней появятся эфирные звенья, что приводит к неконтролируемому изменению свойств полимера. В-третьих, нужен такой катализатор, который при малых концентрациях обеспечит высокую скорость образования полимера. Эти проблемы решаются поиском оптимальных условий синтеза - катализатора, температуры и давления диоксида углерода».

Работа российских ученых позволила им получить нужный полипропиленкарбонат с высоким выходом, что поможет создать полимерный материал высокого качества.