Bifunctional Carbanionic Synthesis of Fully Bio-Based Triblock Structures Derived from β-Farnesene and ll-Dilactide: Thermoplastic Elastomers

Current environmental challenges and the shrinking fossil-fuel feedstock are important criteria for the next generation of polymer materials. In this context, we present a fully bio-based material, which shows promise as a thermoplastic elastomer (TPE). Due to the use of β-farnesene and L-lactide as monomers, bio-based feedstocks, namely sugar cane and corn, can be used. A bifunctional initiator for the carbanionic polymerization was employed, to permit an efficient synthesis of ABA-type block structures. In addition, the “green” solvent MTBE (methyl tert-butyl ether) was used for the anionic polymerisation, enabling excellent solubility of the bifunctional anionic initiator. This afforded low dispersity (Đ=1.07 to 1.10) and telechelic polyfarnesene macroinitiators. These were employed for lactide polymerization to obtain H-shaped triblock copolymers. TEM and SAXS revealed clearly phase-separated morphologies, and tensile tests demonstrated elastic mechanical properties. The materials featured two glass transition temperatures, at - 66 °C and 51 °C as well as gyroid or cylindrical morphologies, resulting in soft elastic materials at room temperature

Bifunktionelle carbanionische Synthese vollständig biobasierter Triblock-Copolymere aus β-Farnesen und LL-Dilactid : thermoplastische Elastomere

Aktuelle ökologische Herausforderungen und die Endlichkeit fossiler Rohstoffe sind wichtige Kriterien, welche für die nächste Generation von Polymermaterialien eine zentrale Rolle spielen. In diesem Zusammenhang wird ein vollständig biobasiertes Material mit potenzieller Anwendung als thermoplastisches Elastomer (TPE) vorgestellt. Durch die Verwendung der Monomere β-Farnesen und l-Lactid können biobasierte Rohstoffe wie Zuckerrohr und Mais verwendet werden. Für die carbanionische Polymerisation wurde ein bifunktioneller Initiator eingesetzt, um eine effiziente Synthese von ABA-artigen Blockstrukturen zu ermöglichen. Zusätzlich kam das potenziell nachhaltige Lösungsmittel MTBE (Methyl-tert-butylether) zum Einsatz, da es eine hervorragende Löslichkeit des bifunktionellen Initiators gewährleistet. Dies ermöglichte die Herstellung von telechelen Polyfarnesen-Makroinitiatoren mit niedrigen Dispersitäten (Đ=1.07 bis 1.10). Diese wurden anschließend für die Lactidpolymerisation verwendet, um H-förmige Triblockcopolymere zu erhalten. TEM und SAXS-Messungen zeigten deutlich phasengetrennte Morphologien, und mittels Zugversuche konnten elastische Eigenschaften nachgewiesen werden. Die Triblockstrukturen weisen jeweils zwei Glasübergangstemperaturen bei −66 °C und 51 °C sowie gyroide oder zylindrische Morphologien auf, was bei Raumtemperatur zu weichelastischen Materialien führt