Exploring the Use of Terpenes as Renewable Polymer Feedstock
Tid: Fr 2021-06-11 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/j/67582093844, Stockholm (English)
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Arne Stamm , Ytbehandlingsteknik, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Per-Olof Syren
Opponent: Nico Bruns, University of Strathclyde, UK
Handledare: Per-Olof Syrén, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Ytbehandlingsteknik, Wallenberg Wood Science Center, Proteinvetenskap
Abstract
Ökande miljömedvetenhet och ansvar har ökat efterfrågan på nya, biobaserade hållbara material. Därför finns det ett stort behov av forskning och utveckling av hållbara material från förnyelsebara råvaror som kan syntetiseras med hjälp av ofarliga och miljövänliga metoder. Arbetet som presenteras i denna avhandling fokuserar på utvecklingen av polymera material från råvaror härrörande från biomassa och dess sidoströmmar. Särskilt användningen av terpentin, en klassisk underutnyttjad sidoström från skogsindustrin, och dess huvudkomponent α-pinen var huvudmålet för detta arbete. För att visa upp den inneboende potentialen hos terpener som ett källmaterial för nya biopolymerer omvandlades α-pinen till olika monomerer vilka därefter polymeriserades. Syntes och polymerisation av den pinen-baserade monomeren sobrerylmetakrylat (SobMA) studerades, varvid olika radikal polymerisationstekniker, inklusive fria radikal polymerisationer användes och kontrollerade polymerisationsmetoder. Eftermodifieringar demonstrerades vidare genom framställning av tvärbundna tunna filmer genom användning av den tertiära alkoholen och den omättnad som finns i varje monomerenhet. Samma metakrylmonomer användes vidare för polymerisation av amfifila segmentsampolymerer för att bilda katjoniska polymerlatexer. Pinen-härledda polyestrar utvecklades vidare via två olika vägar. I den första vägen oxiderades α-pinen till den bicykliska verbanonbaserade laktonen (VaL) som därefter polymeriserades, vilket resulterade i en biobaserad semikristallin polyester. I den andra vägen syntetiserades polyestrar via polykondensering med användning av diolen (1-(1'-hydroxyethyl)-3-(2'-hydroxyethyl)-2,2-dimethylcyclobutane (HHDC)) erhållen från oxidativ klyvning av dubbelbindningen i α-pinen tillsammans med omättade biobaserade syror. De resulterande terpenbaserade omättade polyesterhartserna tvärbands därefter genom UV-bestrålning för att ge polyesternätverk med kontrollerbara egenskaper. Användningen av enzymatisk katalys i viktiga syntessteg utforskades ytterligare för att visa upp potentialen i att ersätta hårda kemiska förhållanden med milda, vattenbaserade reaktionsförhållanden.