Фторирование делает биоразлагаемые полиэфирные пластики прочнее и устойчивее

a) Фотографии пленки, полученной методом компрессионного формования. b) Фотографии нетканого материала, полученного электроспиннингом и примененного в качестве фильтра для микропластика, и изображение нетканого материала, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии. c) Модификация поверхности при полимеризации с фотографией полимерной пленки под УФ-светом до и после модификации поверхности флуорофором TPE-CH₂SH. d) Статический краевой угол смачивания водой на поверхности, покрытой волокнами, до и после ППМ с фторированным тиолом CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂SH. Автор: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202515104

Включение фтора в определенные полиэфиры ускоряет формирование полимерных цепей, позволяет получать более длинные цепи и дает возможность целенаправленно модифицировать свойства материала. В результате фторированные полиэфиры становятся более конкурентоспособными по сравнению с другими типами пластиков, при этом фтор можно восстановить в процессе деградации.

К такому выводу пришло исследование, проведенное под руководством Университета Байройта, опубликованное в журнале Angewandte Chemie.

Полиэфиры становятся все более популярными пластиками благодаря их потенциалу для относительно простой химической переработки. Однако по сравнению с другими типами пластиков полиэфиры значительно более ограничены в своих применениях из-за их термических, механических и химических свойств.

Удлинение полимерных цепей или повышение их термической стабильности может улучшить их практическую пригодность. С помощью химических модификаций, таких как включение дополнительных молекул, свойства полиэфиров можно точно настраивать. Это расширяет спектр потенциальных применений и повышает конкурентоспособность этого типа пластика.

Исследовательская группа под руководством профессора доктора Алекса Дж. Плайера в Университете Байройта в сотрудничестве с исследователями из Берлина недавно разработала новый класс фторированных полиэфиров, которые разлагаются легче, чем обычные полиэфиры, благодаря интегрированному фтору.

В последующем исследовании им теперь удалось дальнейшее развитие эти фторированные полиэфиры, сделав их более конкурентоспособными по сравнению с другими типами пластика.

«Фторированные полиэфиры особенно интересны, потому что фтор, как самый электроотрицательный элемент, чрезвычайно сильно притягивает электроны. Это позволяет нам создавать материалы с фтором, о которых было бы трудно мечтать с другими элементами», — говорит Плайер.

В своем новом исследовании ученые обнаружили, что фтор не только ускоряет процесс полимеризации по сравнению с аналогичными полиэфирами без фтора; он также приводит к образованию более длинных полимерных цепей, которые более эффективно переплетаются, делая пластик более механически прочным.

«Что особенно захватывает, так это то, что мы можем выборочно заменять определенные атомы фтора в полиэфире другими молекулами. Это позволяет нам точно контролировать свойства полиэфиров», — объясняет Плайер.

Кроме того, фторированные полиэфиры предлагают устойчивый подход, поскольку фтор можно восстановить в процессе химической переработки в форме, пригодной для использования химической промышленностью.

«Наши выводы демонстрируют, как целенаправленные молекулярные модификации могут фундаментально изменять свойства пластиков. Интеграция фтора в полимерную структуру открывает новые пути для разработки устойчивых и высокопроизводительных материалов, которые могли бы соответствовать как экологическим требованиям, так и промышленным стандартам», — говорит Плайер.

Больше информации: Кристоф Форнакон-Вуд и др., Восстанавливаемое фторирование ускоряет сополимеризацию с раскрытием цикла и позволяет проводить модификацию полиэфиров после полимеризации, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202515104

Источник: Университет Байройта