Exploring different thermoplastics from lignocellulosic building blocks and monomers

Behovet av att ersätta konventionell fossilbaserad plast blir allt viktigare. Eftersom klimatförändringarna mer synligt påverkar vårt samhälle, förvärrar det problemet att använda icke-hållbara resurser för att tillverka plast. Dessutom hamnar dessa långvariga, icke-återvunna avfall i våra hav, vilket skapar ett inneboende miljöföroreningsproblem. Att forska om nya biobaserade byggstenar för att möjliggöra produktion av plast med bättre egenskaper än konventionell plast har varit en lång och utvecklande process. En sådan bioadvantage-strategi fokuserar vanligtvis på att designa stela monomerer till förbättra de termiska och mekaniska egenskaperna hos polymererna. En annan möjlighet är att införa polära funktioner för att få bättre fysikaliska egenskaper. Detta examensarbete fokuserar på designen av flera nya lignocellulosamonomerer och byggstenar för framställning av termoplaster. De två nämnda strategierna (styvhet och polaritet) undersöktes och redovisas här.
I Paper I syntetiserades isosorbidbaserade metakrylatmonomerer med varierande vidhängande alkanoylkedjor och polymeriserades därefter. De resulterande polymererna visade termiska egenskaper beroende på längden på den vidhängande alkanoylkedjan. Kortare kedjor gav amorfa material, medan längre kedjor gav halvkristallina polymerer, uppvisade även flytande kristallint beteende i vissa fall. I Paper II syntetiserades en stel spirocyklisk diol härledd från citronsyra och användes för att framställa polykarbonater med olika molekylvikter. De termiska egenskaperna hos den högre molekylen vikten var betydligt bättre. I Paper III var den spirocykliska diolen från Paper II, tillsammans med två andra spirocykliska dioler härledda från citronsyra, (met)akrylat för att erhålla stela di(met)akrylatmonomerer med olika strukturer. Dessa monomerer polymeriserades genom tiol-Michael-polymerisation med ditioler av olika styvhet, vilket gav ett bibliotek av polymerer. Deras termiska egenskaper var framgångsrikt korrelerade till deras kemiska struktur. Dessutom klyvdes ketalenheterna framgångsrikt i en blandning av vattenhaltig syra och aceton, vilket öppnade vägen för potentiell kemisk återvinning. I Paper IV, förutom att använda stela strukturer, introducerades polära grupper såsom nitrilfunktioner i lignininspirerade polymerer, vilket ledde till polymerer och sampolymerer med förbättrade termiska egenskaper, såväl som lösningsmedelsbeständighet. I Paper V, med användning av en liknande strategi, användes en bis-vanillin monomer innehållande nitrilfunktioner för att framställa polyestrar med förbättrade termiska egenskaper.