New strategies for the preparation of high-perfomance bio-based polymers

Nei tempi recenti si è sviluppato un grande interesse nel sostituire polimeri derivati dal petrolio con materiali più sostenibili. In questa tesi si è studiata la possibilità di ottenere da biomassa monomeri, polimeri e copolimeri, seguendo due strategie di sintesi. La prima è consistita nell’ottenimento da biomassa di polimeri tradizionali attualmente ricavati da petrolio. In particolare, la sintesi dell’acido p-toluico (il precursore dell’acido tereftalico (TPA) e, quindi, del polietilene tereftalato (PET)) è stata messa a punto partendo da molecole naturali (dagli acidi sorbico ed acrilico) tramite reazione di Diels-Alder (DA). Ciò ha contribuito ad una produzione più sostenibile del TPA e, pertanto, di un PET bio al 100%. La seconda strategia ha sfruttato monomeri da biomassa per l’ottenimento di nuove strutture polimeriche. Da acido vanillico (un monomero da fonti naturali) è stata messa a punto la sintesi del polietilene vanillato, un omopolimero le cui temperature di fusione e transizione vetrosa sono vicine a quelle del PET. Al fine di ridurne la fragilità, sono stati preparati polimeri statistici con unità di ϵ-policaprolattone o di acido poliricinoileico, dalle cui funzionalità sono state introdotte nuove possibili proprietà antibatteriche. La preparazione di copolimeri è stata inoltre studiata tramite reazioni DA fra furani (ottenibili da fonti naturali) e malemmidi; un copolimero è stato preparato sfruttando la tendenza degli addotti DA presenti all’interno della struttura monomerica di rompersi sopra 100°C e di ricombinarsi a temperature inferiori; l’abilità di associarsi e dissociarsi reversibilmente può essere usata per produrre materiali autoriparanti innovativi. Infine un composto proveniente dalla bioraffineria degli oli vegetali (diidrossiacetone) è stato utilizzato per ottenere bio-policarbonati e bio-poliesteri. Concludendo, sono state studiate strategie per ottenere un PET 100% bio, nuovi bio-polimeri che possano sostituirlo addirittura con proprietà avanzate, bio-polimeri per materiali autoriparanti e poliesteri e policarbonati sfruttando al meglio sottoprodotti della bioraffineria degli oli vegetali.