Carbonato di polipropilene- sintesi, proprietà, usi

Il carbonato di polipropilene  (PPC) è un copolimero termoplastico biodegradabile sintetizzato da anidride carbonica e ossido di propilene.
L’interesse dei ricercatori nei confronti del PPC è elevato in quanto, oltre alla sua biodegradabilità, è ottenuto utilizzando il biossido di carbonio che è uno dei principali gas serra.

Il PPC offre quindi importanti vantaggi ambientali agendo come sequestratore di CO₂ , riducendo il riscaldamento globale. La sintesi del carbonato di polipropilene rappresenta quindi una pietra miliare nella chimica dei materiali, in quanto ha dimostrato la possibilità di utilizzare la CO₂, un gas serra, come monomero per la produzione di polimeri. Questo approccio ha aperto nuove prospettive nella ricerca di materiali biodegradabili e nella riduzione dell’impatto ambientale dei processi industriali.

Sintesi del carbonato di polipropilene 

Il carbonato di polipropilene (PPC) è stato sintetizzato per la prima volta nel 1969 dal chimico giapponese Shohei Inoue pioniere nel campo della chimica dei polimeri e della chimica verde. Nel 1969, mentre lavorava presso il Dipartimento di Chimica Sintetica della Facoltà di Ingegneria dell’Università imperiale di Tokyo. Utilizzando un sistema catalitico a base di dietilzinco e acqua. Negli anni successivi, la ricerca si è concentrata sull’ottimizzazione dei catalizzatori per migliorare l’efficienza e la selettività della reazione. Ad esempio, l’uso di catalizzatori come lo zinco glutarato ha permesso di ottenere PPC con proprietà fisiche e meccaniche superiori, rendendolo più adatto per applicazioni industriali.

È ottenuto per reazione tra CO₂ e ossido di propilene con formazione di carbonato di propilene.

La polimerizzazione di quest’ultimo in presenza di glutarato di zinco C₅H₆O₄Zn quale catalizzatore porta alla formazione del copolimero .

Le proprietà e la composizione del copolimero sono influenzate dalle condizioni in cui avviene la copolimerizzazione ovvero:

• Temperatura
• Pressione
• Solvente
• Concentrazione iniziale dei reagenti

La catena è costituita da segmenti alternati di CO₂ e ossido di propilene unitamente a piccole catene di omopolimero di ossido di propilene. L’integrazione della CO₂ nella produzione del PPC rappresenta un passo avanti verso la sostenibilità, trasformando un gas serra in una risorsa utile. Con l’aumento delle normative ambientali e la crescente domanda di materiali ecologici, il PPC è destinato a giocare un ruolo chiave nella transizione verso un’economia circolare

Proprietà

È amorfo e ha una temperatura di transizione vetrosa di circa 40 °C, e quindi vicina alla temperatura ambiente. Si degrada termicamente a 252°C e ha una densità di 1.27 g/cm³ a 25°C

Alcune delle sue importanti proprietà includono eccellente trasparenza, buona barriera all’acqua e all’ossigeno, stampabilità e assenza di tossicità.

Il carbonato di polipropilene è solubile in solventi polari come acetone, butanone, acetato di etile, diclorometano e idrocarburi clorurati. È scarsamente solubile negli alcoli, glicole etilenico, acqua e idrocarburi alifatici. Confrontato con altre poliolefine mostra scarse proprietà meccaniche e termiche e ciò limita i suoi campi di applicazione. Sono quindi allo studio metodologie che possano migliorare le sue proprietà

Usi

Il carbonato di polipropilene  è utilizzato nella produzione di plastiche biodegradabili, spesso in combinazione con altri polimeri, per realizzare imballaggi, pellicole agricole e utensili monouso, contribuendo a ridurre l’accumulo di rifiuti non degradabili

È attualmente utilizzato come rinforzante nelle resine epossidiche
A causa della sua bassa temperatura di decomposizione è usato come legante sacrificale nell’industria della ceramica in quanto durante la sinterizzazione si decompone ed evapora. I suoi compositi sono usati come plastiche biodegradabili.

Grazie alla sua buona conduttività ionica e stabilità termica, il carbonato di polipropilene è impiegato come elettrolita polimerico in batterie ricaricabili e supercondensatori, migliorando le prestazioni e la sicurezza dei dispositivi. Nel settore medico, il PPC è utilizzato per sviluppare sistemi di rilascio controllato di farmaci, come nanoparticelle e idrogel, offrendo biocompatibilità e degradazione sicura