CO2 आधारित बहुलक

परिचय

CO2 आधारित बहुलक कार्बन डाइऑक्साइड को बहुलक रीढ़ में शामिल करने या बहुलक पूर्ववर्तियों और मध्यवर्तियों के लिए प्रमुख कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग करने वाले बहुलकों के लिए एक व्यापक शब्द है। ये सामग्रियां कार्बन कैप्चर और उपयोग की तेजी से बढ़ती शाखा के केंद्र में हैं क्योंकि वे प्रचुर, कम लागत वाली ग्रीनहाउस गैस को उपयोगी प्लास्टिक, पॉलीऑल्स, इलास्टोमर्स और विशेष सामग्रियों में बदल सकते हैं।

यह क्षेत्र एपॉक्साइड-CO2 सहबहुलकीकरण के लिए सबसे अच्छा जाना जाता है, जो पॉलीप्रोपाइलीन कार्बोनेट और संबंधित सामग्रियों जैसे एलिफैटिक पॉलीकार्बोनेट्स का उत्पादन करता है, लेकिन इसमें CO2-व्युत्पन्न पॉलीयूरेथेन, चक्रीय कार्बोनेट्स, पॉलीऑल्स, नॉन-आइसोसाइनेट पॉलीयूरेथेन, पॉलीकेटोन्स और नए मार्ग भी शामिल हैं जो इलेक्ट्रोकेमिकल, जैविक या टैंडम उत्प्रेरक कैस्केड का उपयोग करते हैं। CO2-आधारित बहुलकों में रुचि इसलिए बढ़ी है क्योंकि वे आंशिक कार्बन भंडारण को संभावित रूप से कम जीवाश्म फीडस्टॉक उपयोग के साथ जोड़ते हैं, जबकि उपयोगी गुण जैसे बायोडिग्रेडेबिलिटी, गैस बैरियर प्रदर्शन और ट्यून करने योग्य थर्मल और यांत्रिक व्यवहार प्रदान करते हैं।

इस वादे के बावजूद, CO2-आधारित बहुलक पारंपरिक प्लास्टिक के लिए सार्वभौमिक विकल्प नहीं हैं। कई वर्तमान ग्रेड मध्यम गर्मी प्रतिरोध, संकीर्ण प्रसंस्करण विंडो, या स्थापित कमोडिटी और इंजीनियरिंग बहुलकों की तुलना में कम यांत्रिक प्रदर्शन द्वारा सीमित रहते हैं, इसलिए व्यावसायिक सफलता रसायन विज्ञान, उत्प्रेरक प्रणाली और अंतिम उपयोग के सावधानीपूर्वक मिलान पर निर्भर करती है। इसलिए क्षेत्र दो ट्रैकों के साथ विकसित हो रहा है: बहुलक श्रृंखलाओं में प्रत्यक्ष CO2 निगमन और पॉलीऑल्स, डायोल्स, एसिड और ओलेफिन जैसे बहुलक बिल्डिंग ब्लॉक्स में अप्रत्यक्ष CO2 रूपांतरण।

इतिहास और विकास

आधुनिक क्षेत्र 1969 में इनौए और सहयोगियों द्वारा रिपोर्ट किए गए अग्रणी एपॉक्साइड-CO2 सहबहुलकीकरण कार्य से जुड़ा है, जिसने स्थापित किया कि कार्बन डाइऑक्साइड को केवल अपशिष्ट गैस के रूप में देखे जाने के बजाय बढ़ती बहुलक श्रृंखला में डाला जा सकता है। प्रारंभिक प्रणालियों ने एपॉक्साइड्स और CO2 से एलिफैटिक पॉलीकार्बोनेट्स बनाने की बुनियादी व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया, लेकिन उत्प्रेरक उत्पादकता, चयनात्मकता और आणविक-वजन नियंत्रण दशकों तक प्रमुख बाधाएं बने रहे।

समरूप उत्प्रेरण में बाद की प्रगति, जिसमें जस्ता, कोबाल्ट, क्रोमियम, सैलेन-धातु और संबंधित उत्प्रेरक परिवार शामिल हैं, ने बहुलकीकरण नियंत्रण में काफी सुधार किया और उच्च CO2 निगमन, बेहतर आणविक-वजन वितरण और व्यापक मोनोमर स्कोप को सक्षम किया। हाल ही में, फ्रस्ट्रेटेड लुईस पेयर उत्प्रेरण, मल्टीफंक्शनल ऑर्गेनोकैटेलिस्ट्स और अनुकूलित आयनिक-तरल या समर्थित उत्प्रेरकों ने CO2 को बहुलकों में स्थिर करने के लिए टूलबॉक्स का और विस्तार किया है।

औद्योगिक रुचि तब तेज हुई जब कंपनियों ने पॉलीयूरेथेन फॉर्मूलेशन के लिए CO2-व्युत्पन्न पॉलीऑल्स का व्यावसायीकरण शुरू किया, विशेष रूप से फोम्स, कोटिंग्स, चिपकने वाले और इलास्टोमर्स के लिए। यह रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण था क्योंकि पॉलीयूरेथेन CO2-युक्त पॉलीऑल्स को डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण के पूर्ण पुनःडिज़ाइन की आवश्यकता के बिना मध्यवर्ती के रूप में समायोजित कर सकते हैं, जिससे वे बहुलकों में CO2 उपयोग के लिए सबसे व्यावहारिक निकट-अवधि आउटलेट्स में से एक बन गए।

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