Supercritical CO₂: solution to polymer synthesis, processing and purification

Superkritisch CO2 voor polymeertoepassingen

Een van de grootste uitdagingen in de polymeer productietechnologie is het ontwikkelen van nieuwe processen die duurzamer, schoner en milieuvriendelijker zijn. Aangezien de overgrote meerderheid van deze processen wordt uitgevoerd met vluchtige organische oplosmiddelen, richt het onderzoek naar duurzamere methoden op het vinden van veiligere, minder schadelijke en niet-giftige alternatieven voor deze oplosmiddelen. 

In zijn promotieonderzoek bestudeerde Friso Versteeg het gebruik van superkritische oplosmiddelen, en meer specifiek superkritisch CO2 (scCO2), als een alternatief voor respectievelijk polymeersynthese, -verwerking en -zuivering. Bovendien is het bio-hernieuwbare chemische stof α-methyleen-γ-butyrolacton (α-MBL) het belangrijkste bestanddeel in de polymeren die in dit werk worden gesynthetiseerd. Unieke eigenschappen van α-MBL zijn de hoge glasovergangstemperatuur (Tg) van 195 °C en de uitstekende chemische weerstand. 

Versteeg verkende de mogelijkheid om fossiele bouwstenen te vervangen door de bio-hernieuwbare stof (α-MBL). Uiteindelijk werd dit als een succes beschouwd door gedeeltelijk biogebaseerde rubbers te maken die vergelijkbaar zijn met commercieel verkrijgbare synthetische rubbers zoals styreen-butadieen-styreen (SBS). Verder onderzocht hij het gebruik van scCO2 voor polymeerzuivering en -verwerking. Door scCO2 te gebruiken als extractie-oplosmiddel werden bulkpolymeren zoals poly(methylmethacrylaat) en polystyreen ontdaan van 99,99% van de monomeerverontreinigingen, wat dit een milieuvriendelijk alternatief maakt.

Tot slot bepaalde Versteeg de oplosbaarheid van scCO2 in polystyreen, en maakte daarvan een wiskundig model. Dit  deed hij omdat scCO2 kan fungeren als blaasmiddel voor polystyreen. Het wiskundige model bleek zeer nauwkeurig in het voorspellen van de oplosbaarheid en zwelling van het polystyreen onder superkritische omstandigheden.

Friso Versteeg voerde zijn onderzoek uit bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG), afdeling Producttechnologie, met financiering van het Samenwerkingsverband Noord Nederland (SNN). Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Universiteit Gent. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/8a19d1bd-39a2-438f-9dd4-6d9ab816e793