Sintesi, ottimizzazione e caratterizzazione di polimeri depolimerizzabili a base di poliacetali

In un’ottica di economia circolare e limitato impatto ambientale, sono sempre più richiesti polimeri che mantengano la stabilità e le proprietà necessarie per la loro applicazione ma, al tempo stesso, siano trasformabili a fine vita (riciclati o degradati) evitando che diventino rifiuti persistenti per l’ambiente. Considerata la labilità dei gruppi acetali in condizioni acide, in questa tesi è stato deciso di studiare ed ottimizzare il meccanismo di sintesi di un poliacetale lineare, tramite reazione di poliaddizione in massa tra 1,4-butandiolo e 1,4-butandiol diviniletere in catalisi acida e la sua competizione con le reazioni parassite osservate. Sono stati valutati effetti e differenze di acidi sia eterogenei (resine scambio ionico) sia omogenei (Lewis, Brønsted) con particolare attenzione posta su H3PO4 e sulla resina Amberlyst-15, la quale si è mostrata come la più efficiente e quindi usata per le prove successive. Tramite prove esplorative iniziali e successive cinetiche, è stata valutata l’influenza sulla reazione di fattori quali temperatura, quantità di catalizzatore, rapporto stechiometrico tra i reagenti (diviniletere/diolo) e tempo. Per determinare le migliori condizioni di reazione è stato costruito un modello tramite uno strumento statistico di Design of Experiments (DOE) in base alla variazione di carico catalitico ed al rapporto molare diviniletere/diolo mentre la temperatura di reazione (100°C), l’agitazione (375 rpm), ed il tempo di reazione (45 min) sono stati mantenuti costanti. Un carico catalitico di 0.5% ed un rapporto molare di 1.15/1 hanno permesso la sintesi di un poliacetale con un buon compromesso tra peso molecolare Mw (23800 g/mol), polidispersità (1.91) e resa in poliacetale (90%), valori in accordo con quanto stimato dal modello. Sono state effettuate analisi IR per monitorare la reazione ed analisi 1H-NMR per determinare i composti osservati. Infine il polimero finale è stato sottoposto a caratterizzazione mediante analisi DSC e TGA.