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Der Einbau von Fluor in bestimmte Polyester beschleunigt die Bildung von Polymerketten, lässt diese länger werden und ermöglicht die gezielte Modifizierung der Eigenschaften des Kunststoffs. Dadurch werden fluorierte Polyester konkurrenzfähiger zu anderen Plastikarten, wobei sich das Fluor im Zuge des Abbaus zurückgewinnen lässt. Zu diesem Schluss kommt eine Forschungsgruppe unter Leitung der Universität Bayreuth in einer neuen Studie, die nun im Fachjournal Angewandte Chemie publiziert wurde.
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What for?
Polyester werden aufgrund ihres Potenzials für vergleichsweise einfaches chemisches Recycling immer populärere Kunststoffe. Allerdings sind Polyester verglichen mit anderen Kunststoffarten deutlich eingeschränkter in ihrer Anwendbarkeit, was an ihren thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften liegt. Die Verlängerung der Polymerketten oder die Erhöhung derer Temperaturstabilität können hier die Anwendbarkeit verbessern. Mit chemischen Modifikationen wie dem Einbau weiterer Moleküle können zudem die Eigenschaften von Polyestern gezielt angepasst werden. Dadurch wird die Bandbreite an Anwendungsgebieten erweitert, was wiederum die Wettbewerbsfähigkeit dieser Kunststoffart erhöht.
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Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Alex J. Plajer der Universität Bayreuth hat kürzlich in Zusammenarbeit mit Forschenden aus Berlin eine neue Klasse von fluorierten Polyestern hergestellt, die sich durch das eingebaute Fluor leichter abbauen lassen als gewöhnliche Polyester. Nun ist es ihnen in einer anschließenden Studie gelungen, die fluorierten Polyester weiterzuentwickeln und damit konkurrenzfähiger gegenüber anderen Kunststoffarten zu machen. „Fluorierte Polyester sind deshalb so interessant, weil Fluor als elektronegativstes Element Elektronen enorm stark anzieht. Deshalb kann man mit Fluor Materialien herstellen, die mit anderen Elementen gar nicht denkbar wären“, sagt Plajer.
In ihrer neuen Studie haben die Forschenden festgestellt, dass mithilfe von Fluor nicht nur die Polymerisation des Kunststoffs schneller läuft als bei analogen Polyestern ohne Fluor; zudem werden die Polymerketten länger und die Ketten verhaken sich besser, was den Kunststoff robuster macht. „Besonders spannend ist, dass wir bestimmte Fluoratome im Polyester selektiv durch andere Moleküle ersetzen können. Damit können wir die Eigenschaften der Polyester gezielt steuern“, erklärt Plajer. Weiterhin bieten die fluorierten Polyester auch einen nachhaltigen Ansatz, da das Fluor im Zuge eines chemischen Recycling-Prozesses so zurückgewonnen werden kann, dass es für die chemische Industrie verwertbar ist.
„Unsere Ergebnisse zeigen, wie gezielte molekulare Modifikationen die Eigenschaften von Kunststoffen grundlegend verändern können. Die Integration von Fluor in die Polymerstruktur eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung nachhaltiger und leistungsfähiger Materialien, die sowohl ökologischen Anforderungen als auch industriellen Standards gerecht werden könnten“, sagt Plajer.
Die Studie entstand als Teil des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1349 „Fluor-Spezifische Wechselwirkungen“, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Im SFB 1349 forschen 50 Promovierende und PostDocs in 22 Arbeitsgruppen der Freien Universität Berlin, der Humboldt Universität zu Berlin, der Technischen Universität Berlin, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, der Universität Bayreuth und der Universität Stuttgart an fluorchemischen Fragestellungen.
Prof. Dr. Alex J. Plajer
Makromolekulare Chemie
Universität Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 / 55-3296
E-Mail: alex.plajer@uni-bayreuth.de
Recoverable Fluorination Accelerates Ring-Opening Copolymerisation and Enables Post-Polymerisation-Modification of Polyesters. Christoph Fornacon-Wood, Luca Steiner, Chengzhang Xu, Beate Paulus, Alex J. Plajer. Angewandte Chemie (2025)
DOI: http://doi.org/10.1002/anie.202515104
https://www.uni-bayreuth.de/pressemitteilung/fluorierte-polymere
https://www.uni-bayreuth.de/pressemitteilung/fluorierte-polyester-weiterentwicke...
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Chemistry, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research results
German
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