Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Биоразлагаемые полимеры. Часть 7

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Биоразлагаемые полимеры. Часть 7
Иконка

Завершая разговор о втором по значимости сополимере молочной кислоты, PHA, отметим, что из него также прядут волокна для использования в текстильных изделиях. Сообщалось, что коммерчески доступные волокна Biopol-PHBV имеют предел прочности на разрыв 183 МПа. Также сверхвысокомолекулярные волокна из PHB с пределом прочности на разрыв 1,3 ГПа получали путем сочетания методов холодного вытягивания и двухэтапного вытягивания. Используя коммерческий PHBV, изготовили высокопрочные волокна (1,1 ГПа), используя вытяжку при комнатной температуре после изотермической кристаллизации при температуре стеклования (Tg) PHBV. Эта прочность сопоставима с прочностью обычных полимерных волокон, таких как полиэтилен (PE) и полиэтилентерефталат (PET). Теперь рассмотрим биоразлагаемые полимеры, получаемые из нефти. Биоразлагаемый полимер может быть получен не только из возобновляемых биоресурсов, но и из нефти. Некоторые синтетические алифатические полиэфиры известны как биоразлагаемые в течение десятилетий. Биоразлагаемые полиэфиры на нефтяной основе синтезируются реакцией поликонденсации между алифатическими двухосновными кислотами и алифатическими диолами или полимеризацией лактонов с раскрытием цикла.

Алифатические кислоты и терефталевые кислоты также можно использовать вместе для взаимодействия с алифатическими диолами с получением биоразлагаемых алифатических ароматических сополиэфиров. Типичные синтетические алифатические полиэфиры включают PCL, PBS и их сополимеры. Наиболее широко используемым алифатическим ароматическим сополиэфиром является PBAT, производимый BASF (Ecoflex), DuPont (Biomax) и Eastman Chemical (Eastar Bio). Поликапролактон или PCL представляет собой полукристаллический алифатический полиэфир, синтезированный полимеризацией капролактона с раскрытием кольца. Он полностью разлагается под действием ферментов. В зависимости от своей молекулярной массы PCL может быть воскообразным твердым веществом (с молекулярной массой менее нескольких тысяч) или твердым полимером (с молекулярной массой более 20000). Восковый PCL обычно используется в качестве добавок или сопутствующих компонентов. Полимер PCL с высокой молекулярной массой имеет механические свойства, аналогичные свойствам полиэтилена, он обладает растягивающим напряжением 12-30 МПа и удлинением при разрыве 400-900%. Очевидно, что все свойства сильно зависят от молекулярной массы. PCL демонстрирует гибкость высокомолекулярных цепей и превосходную технологичность. Из него можно формовать волокна или выдувные пленки при температуре ниже 200 °C без термического разложения.

Картинка

Недостатком PCL является его низкая температура плавления (около 60 °C) и низкая температура стеклования (также около 60 °C), что не позволяет применять его при повышенных температурах. Поэтому PCL часто смешивают с другими полимерами, такими как PP, поликарбонат (PC), полиэтиленоксид (PEO) и крахмал, для получения композитов с желаемыми свойствами. Основные производители PCL включают Dow Chemical в Соединенных Штатах, Solvay в Европе и Daicel Chemical Industries в Японии. Выпускаемый на рынок под торговыми марками TONE и CAPA, PCL широко используется в пищевой упаковке и тканевой инженерии. Например, микроклеточные пены PCL используются для регенерации тканей и трансплантации клеток. Следующий материал, полибутилен сукцинат или PBS – один из наиболее важных биоразлагаемых сложных полиэфиров, синтезируемых поликонденсацией янтарной кислоты и бутандиола. Реакция протекает в два этапа. Сначала происходит этерификация между двухосновной кислотой и диолом, а затем происходит поликонденсация при высокой температуре с образованием высокомолекулярного PBS. Японцы синтезировали различные алифатические сополиэфиры (PBS и PBSA) на основе сукцината, адипата, этиленгликоля и 1,4-бутандиола, которые были синтезированы и коммерциализированы под торговым названием «Бионолл».

Картинка
Иконка

Эти полиэфиры демонстрируют температуру плавления более 100 °C и температуру термического разложения более 300 °C, а также другие свойства, аналогичные свойствам LDPE, HDPE и PP. Их можно обрабатывать методом литья под давлением, экструзией и выдуванием пленки на обычном оборудовании. Поэтому они считаются потенциальной альтернативой нефтехимическим полиолефинам. Следующий материал, полибутиленадипат-котерефалат (PBAT), представляет собой алифатический ароматический сополиэфир, который показывает более высокую жесткость цепи, чем полностью алифатические полиэфиры, такие как PCL и PBS, из-за включения в молекулы терефталевых групп. PBAT может быть синтезирован обычными методами поликонденсации в массе. Он полностью разлагается в почве, водной среде, компостировании и анаэробных условиях в течение различных периодов времени, в зависимости от средней длины цепи ароматических блоков. В настоящее время эти биоразлагаемые алифатические ароматические полиэфиры в основном используются в упаковке и в сельском хозяйстве. Далее рассмотрим полимеры на биологической основе, полученные из растительного масла. Растительные масла, включая соевое, растительное, кукурузное масло и т. д., являются важным сырьем для биополимеров из-за их триглицеридной структуры и цепочек жирных кислот.

Триглицерид содержит реакционноспособные группы, такие как двойная углерод-углеродная связь, а также аллильные и сложноэфирные группы, которые позволяют вводить полимеризуемые группы в молекулы триглицеридов с использованием обычных методов синтеза. Прежде чем их можно будет использовать в качестве мономеров для высокомолекулярных полимерных материалов, все растительные масла должны быть функционализированы путем модификации этих активных центров. Двойные связи в триглицеридах нельзя использовать в реакции поликонденсации для получения высокомолекулярных полимеров без надлежащей модификации. Известны четыре типа модифицированных триглицеридов. Для трёх соединений свободнорадикальная полимеризация может протекать через введенные двойные связи. Для четвертого соединения введенная эпоксидная группа может подвергаться полимеризации с раскрытием цикла или конденсационной полимеризации. Были проведены интенсивные исследования по синтезу полимеров на биологической основе с использованием модифицированных растительных масел. Из соединения первых типов синтезировали термореактивную смолу путем свободнорадикальной полимеризации или сополимеризации с реактивными разбавителями, такими как стирол.

Картинка

Полученная смола проявляла механические свойства, аналогичные свойствам коммерческих полиэфирных и винилэфирных смол. Эпоксидированное растительное масло широко использовалось для нанесения покрытий, чернил и в качестве основного состава нескольких смол. Другой важной модификацией растительных масел является превращение триглицерида в моноглицерид или диглицерид посредством реакции глицеролиза. Реакцию превращения можно проводить путем нагревания триглицеридов и глицерина при 220-230 °C с Ca(OH)2 в качестве катализатора, и полученный продукт смеси (содержащий диглицерид и моноглицерид) подвергали взаимодействию с метакриловым ангидридом или малеиновым ангидридом с получением другого триглицерида. С помощью этого метода было синтезировано несколько ненасыщенных полиэфиров на основе растительных масел с температурами плавления в диапазоне 60-70 °C. С другой стороны, с использованием моноглицеридов и диглицеридов, полученных из растительных масел, были синтезированы некоторые полиуретаны на биологической основе с превосходными химическими и физическими свойствами, включая повышенную термическую стабильность. Кроме того, полиолы на водной основе и гибридный латекс полиуретан / акрил были изготовлены из полиолов на основе соевого масла.

Картинка
Иконка
Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.
Автор

Автор: Ольга Борисова

Дата: 6 Авг 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Горячее водоснабжение. Полипропилен против полиэтилена и ПВХ. Часть 2 Специфика хранения и подготовки сырья для биогазовых установок Вторичная стадия очистки в комплексном подходе от «Номитек» - продолжение Анализ поверхности полиэтиленовых труб и электросварных соединений. Часть 10 Медь vs PEX в системах водоснабжения. Выводы Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта