Il polipropilene (PP) è ovunque, essendo una delle materie plastiche più utilizzate nella vita umana. Un materiale versatile, la sua superficie naturalmente inerte può essere modificata per applicazioni specifiche. I ricercatori dell'Università di Osaka hanno ora sviluppato un comodo processo guidato dalla luce per ossidare il PP senza rifiuti nocivi.

Come riportato in ChemComm , il processo utilizza i radicali per far reagire la plastica. La superficie delle setole in PP con gruppi metilici (–CH3), che costituiscono le catene laterali del polimero. I forti legami C–H nei gruppi metilici rendono il PP un materiale non reattivo, che per molti scopi è esattamente ciò che è necessario. Però, questi legami possono essere scissi dal radicale biossido di cloro altamente reattivo, ClO2•.

"In applicazioni come la stampa e i materiali medici, le plastiche devono essere modificate in superficie, " spiega il coautore dello studio Tsuyoshi Inoue. "L'ossidazione dei legami C–H è un caso da manuale in chimica organica. Con polimeri, però, il rischio è che qualcosa di abbastanza forte per farlo possa anche rompere i legami C–C della catena principale, strappando il polimero. Per fortuna, il radicale ClO2• è selettivo per reagire alla catena laterale."

Il radicale altamente reattivo si ottiene facilmente mescolando clorito di sodio e acido cloridrico. Quindi deve solo essere attivato fotochimicamente, per questo, il team di Osaka ha scelto una lampada a LED come fonte di luce. Il ClO2• attivato ora si divide in Cl•, che espelle un atomo di H dalla catena laterale di PP; e O2, che marcia in seguito per ossidare il gruppo –CH2• esposto.

Di conseguenza, mentre il polimero sfuso rimane intatto, la superficie ora porta una moltitudine di gruppi di acido carbossilico (–CO2H), con importanti effetti sulla reattività chimica. Per esempio, la plastica incolore può ora essere macchiata con coloranti cationici, come Rodamina B o Brilliant Green, che reagiscono con gli ioni carbossilato anionici. La superficie originariamente idrorepellente diventa anche più idrofila.

"La reazione in realtà si è rivelata doppiamente selettiva per i nostri scopi, " dice l'autore principale Kei Ohkubo. "Non solo ha tagliato i legami C–H invece dei legami C–C, ha ossidato specificamente quelli sulla catena laterale, anche se sono più forti di quelli sulla catena principale. Questo perché la fase di ossidazione, coinvolgendo O2, è più favorevole quando l'obiettivo per l'ossidazione è CH2•."

I metodi precedenti per ossidare i polimeri olefinici come PP e polietilene erano poco controllati o altamente inquinanti. Il nuovo processo è quindi la prima soluzione pulita e conveniente a questo problema, e può rivelarsi un valido strumento industriale nella personalizzazione delle plastiche sintetiche.

L'articolo, "Ossigenazione fotochimica C–H di gruppi metilici a catena laterale in polipropilene con biossido di cloro, " è stato pubblicato in ChemComm .