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Sustainable Catalyst-Free PLG Networks: Recyclability, Biodegradability, and Functional Performance

Titelangaben

Schwarzer, Lars ; Fulajtar, Emilia ; Agarwal, Seema:
Sustainable Catalyst-Free PLG Networks: Recyclability, Biodegradability, and Functional Performance.
In: Advanced Functional Materials. (10 November 2025) . - e27257.
ISSN 1616-3028
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202527257

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1357: MIKROPLASTIK – Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze
391977956

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Open access funding enabled and organized by Projekt DEAL

Abstract

Recycling of thermosets remains a challenge, as their permanent networks prevent reprocessing and lead to persistent waste and microplastic pollution. As a potential solution, covalent adaptable networks (CANs) offer reprocessability through dynamic bond-exchange reactions but typically rely on toxic additives (organometallic catalysts) raising concerns about leaching and environmental persistence. To advance beyond recyclability alone, CANs can be designed with biodegradable polymer backbones, creating materials that not only allow reprocessing but also undergo degradation, thereby reducing environmental risks and microplastic pollution from accidental release. Here, a catalyst-free, biodegradable CAN based on star-shaped poly(lactide-co-glycolide) (PLG) cross-linked with pyromellitic dianhydride is reported, which introduces internal carboxylic acid groups to drive transesterification. The resulting networks exhibit high gel content (≈95%), mechanical performance comparable to poly(L-lactide) (Young's modulus ≈1.6 GPa), and complete retention of stiffness after thermal recycling. Stress-relaxation analysis confirms Arrhenius-like dynamics with an activation energy of 119 kJ mol?1, consistent with reversible anhydride exchange. The PLG CAN also demonstrates rapid biodegradation (>60% within 25 days in compost) and functional properties including robust shape-memory and applicability as reusable adhesive (60 mg film supporting 6.3 kg load). This work establishes biodegradable, catalyst-free CANs as a sustainable materials platform, uniting mechanical robustness, reprocessability, and environmentally benign degradation.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: biodegradation; catalyst-free; covalent adaptable networks; cross-linked polymer; sustainability
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie II
Profilfelder > Advanced Fields > Polymer- und Kolloidforschung
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1357 - MIKROPLASTIK
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften, Geologie
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften; Biologie
Eingestellt am: 18 Nov 2025 06:31
Letzte Änderung: 18 Nov 2025 06:37
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/95272