名古屋工業大學以生質來源的甘露糖脫水反應產物「去水甘露糖醇(Isomannide)」作為起始原料,合成出具有高耐熱性的聚酯材料。此材料的玻璃轉移溫度(Tg)高達176℃,並已確認在接近實際環境條件的測試中具備生分解性。此成果可望擴大生分解性塑膠的應用範圍,進而應用於汽車零組件、智慧型手機及行動裝置用印刷電路板等對於耐熱性能要求較高的領域。
研究團隊首先透過去水甘露糖醇與丙炔酸(Propiolic acid)的酯化反應,合成具有雙炔基結構的中間體,並利用該雙炔基化合物與各類二醇,透過點擊化學(Click Chemistry)中的「羥基-炔基點擊反應(Hydroxyl-yne Click Reaction)」進行聚合,成功製作出平均分子量約2萬的聚酯材料。由於反應具有高效率與高產率特性,因此可在室溫條件下僅經3小時完成聚酯合成,有助於降低製程負荷並提升材料製備效率。
新型聚酯的玻璃轉移溫度達176℃,熱分解溫度亦達346℃,展現優異的熱穩定性。在使用工業用活性污泥進行的生物降解測試中,28天後達到23%的分解率。此外,利用脂肪酶(Lipase)進行的酵素分解試驗,也確認新材料具有可分解特性。相較於聚乳酸(PLA)等既有生物降解性聚酯的玻璃轉移溫度約70℃,新材料的耐熱性能提升約2.5倍。名古屋工業大學認為,此技術可突破過去生分解塑膠因耐熱性不足而限制應用範圍的問題,未來可望拓展至高溫環境使用的工程塑膠領域,並對減少微塑膠污染問題有所貢獻。