Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полибутилен сукцинат
Полибутилен сукцинат.svg
PBS 3D.gif
Имена
Другие названия
Поли (тетраметилен сукцинат)
Идентификаторы
СокращенияPBS
ChemSpider
  • никто
Характеристики
(C 8 H 12 O 4 ) n
Плотность1,26 г / см 3
Температура плавления 115 ° С (239 ° F, 388 К)
Нерастворимый
Растворимость в хлороформеРастворимый
Родственные соединения
Связанные мономеры
Янтарная кислота
Бутандиол
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Полибутилен сукцинат ( PBS ) (иногда обозначаемый как политетраметилен сукцинат) представляет собой термопластичную полимерную смолу из семейства полиэфиров . PBS - это биоразлагаемый алифатический полиэфир со свойствами, сравнимыми с полипропиленом .

Он также может называться торговыми марками Bionolle ( Showa Denko ), GsPLA или BioPBS ™ ( Mitsubishi Chemical). [1] PBS состоит из полимеризованных звеньев бутиленсукцината с повторяющимися звеньями C 8 H 12 O 4 .

Полиэфиры на основе янтарной кислоты: История [ править ]

AV Lourenço
WH Carothers

Синтез полиэфиров на основе янтарной кислоты был впервые осуществлен в 1863 году. В то время португальский профессор Агостиньо Висенте Лоуренсу описал в своих "Recherche sur les composés polyatomiques" (Исследования многоатомных соединений) реакцию между янтарной кислотой и этиленгликолем с образованием того, что он назвал «сукциноэтиленовую кислоту». Он заметил, что эта кислота теряет воду при нагревании при высоких температурах (300 ° C) и что кристаллическая масса получается после охлаждения. [2] К сожалению, Лоренсу мало изучил структуру полученного материала.

Позже Davidoff (1886), [3] , а затем Voländer (1894) подготовил этот же материал, используя различные methods.This ранние работы были продолжены в 1930 году Уоллес Юма Карозерса ( EI дю Пон де Немур и Ко ), с более систематическое изучение полиэфиров на основе янтарной кислоты . В то время целью такого исследования было найти синтетическую альтернативу натуральному шелковому волокну.

Карозерс, удаляя воду в процессе непрерывной дистилляции, получил полимеры с молярной массой, значительно превышающей то, что было синтезировано ранее. [4] Тем не менее, свойства конечных продуктов не показали ожидаемых качеств. Таким образом, Карозерс уделил больше внимания полиамидам и вместе со своим коллегой Джулианом Хиллом изобрел нейлон 6,6 .

Позднее Флори (1946) предложил усовершенствованный синтез алифатических полиэфиров с хлорангидридом двухосновной кислоты. [5]

В начале 1990-х годов, после более чем 40-летнего забвения, к этим полимерам возобновился интерес из-за растущего спроса на биоразлагаемые полимеры и полимеры на биологической основе.

Синтез [ править ]

Как и другие полиэфиры, такие как ПЭТ , существуют два основных пути синтеза PBS: процесс переэтерификации (из диэфиров сукцината) и процесс прямой этерификации, начиная с двухосновной кислоты . Прямая этерификация янтарной кислоты 1,4- бутандиолом является наиболее распространенным способом получения PBS. Он состоит из двухэтапного процесса. Во- первых, избыток диола является этерифицируют с двухосновной кислотой с образованием PBS олигомеры с ликвидацией воды .

Затем эти олигомеры подвергаются переэтерификации в вакууме с образованием полимера с высокой молярной массой. Для этого этапа требуется соответствующий катализатор, такой как производные титана , циркония , олова или германия . [6]

Биоразлагаемость [ править ]

Amycolatopsis sp. HT-6 и Penicillium sp. штамм 14-3 может разлагать PBS. Microbispora rosea , Excellospora japonica и E. viridilutea могут потреблять образцы эмульгированного PBS. [7]

Приложения [ править ]

Поскольку PBS естественным образом разлагается на воду и CO
2, [8] он может быть биоразлагаемой альтернативой некоторым распространенным пластмассам . Объем областей применения PBS все еще растет, и можно выделить несколько областей, но по-прежнему сложно точно определить, в каком конкретном объекте PBS фактически используется. Впервые в области упаковки PBS можно было перерабатывать в пленки , пакеты или коробки как для пищевой, так и для косметической упаковки. Другие применения PBS можно найти в одноразовых продуктах, таких как посуда или медицинские изделия. В сельском хозяйстве PBS проявляет интерес к производству пленок для мульчирования или материалов с отсроченным высвобождением пестицидов.и удобрения . PBS также обещает занять долю рынка в рыболовстве (для рыболовных сетей), лесном хозяйстве, строительстве или других областях, в которых восстановление и переработка материалов после использования проблематично. [9] В области медицины PBS может использоваться в качестве биоразлагаемых систем инкапсуляции лекарственных средств [10], а также исследуется для имплантатов .

Промышленное производство [ править ]

В промышленности усовершенствование синтеза PBS позволило крупномасштабное производство этого полимера. Японская компания Showa High Polymer построила в 1993 году полукоммерческий завод, способный производить 3000 тонн полимера в год. [11] Эти сложные полиэфиры, продаваемые под торговой маркой Bionolle, синтезируются путем конденсационной полимеризации в расплаве с последующим удлинением цепи с помощью диизоцианата . [12] Намного позже, в апреле 2003 г., Mitsubishi Chemicalsпостроила производственную мощность 3000 тонн в год и выпустила на рынок компанию PBS под названием GS Pla (Green and Sustainable Plastic). Этот полимер имеет высокие молярные массы без использования удлинителя цепи. С тех пор на рынке появилось несколько производителей PBS, таких как Hexing Chemical (Аньхой, Китай), Xinfu Pharmaceutical (Ханчжоу, Китай) или IRe Chemical (Южная Корея). В 2010 году Hexing Chemical стала первым в Китае крупным предприятием PBS с годовой производительностью 10 000 тонн. В том же году Xinfu Pharmaceutical объявила о создании крупнейшей в мире линии непрерывного производства PBS с годовой производительностью 20 000 тонн. В настоящее время большая часть этих поли (алкиленсукцинатов) синтезируется из нефтехимических прекурсоров. Тем не менее, большинство производителей оценивают или разрабатывают янтарную кислоту на биологической основе.для синтеза этих полиэфиров . В 2016 году Showa Denko объявила о прекращении производства и продажи Bionolle, сославшись на задержку проникновения экологических норм в отношении пластиковых пакетов для покупок и падение рыночных цен на биоразлагаемый пластик. [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ https://www.m-chemical.co.jp/en/products/departments/mcc/sustainable/product/1201025_7964.html
  2. Перейти ↑ Lourenço, AV (1863). "Recherches sur les composés polyatomiques". Аня. Чим. Phys . 67 (3).
  3. ^ Davidoff, O. (1886). "Ein Fall der Bildung von Bernsteinsäureäthylester". Бер. Dtsch. Chem. Ges . 19 : 2. DOI : 10.1002 / cber.18860190196 .
  4. ^ Каротерс, WH (1929). «Исследования полимеризации и образования кольца II. Полиэфиры». Варенье. Chem. Soc . 51 (8): 10. DOI : 10.1021 / ja01383a042 .
  5. ^ Патент США 2,589,687
  6. ^ Жакель, N .; и другие. (2011). «Синтез и свойства полибутиленсукцината: эффективность различных катализаторов переэтерификации». J. Polym. Sci., Часть A: Polym. Chem . 49 (24): 5301–5312. Bibcode : 2011JPoSA..49.5301J . DOI : 10.1002 / pola.25009 .
  7. ^ Ютака Токива; Буэнавентурада П. Калабия; Чарльз У. Угву; Сейичи Айба (сентябрь 2009 г.). «Биоразлагаемость пластмасс» . Международный журнал молекулярных наук . 10 (9): 3722–3742. DOI : 10.3390 / ijms10093722 . PMC 2769161 . PMID 19865515 .  
  8. ^ Сюй, Дж. (2010). «Микробная янтарная кислота, ее полимерный поли (бутиленсукцинат) и применения». Пластик от бактерий . Монографии по микробиологии. 14 . С. 347–388. DOI : 10.1007 / 978-3-642-03287-5_14 . ISBN 978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  9. ^ Сюй, Дж. (2010). «Микробная янтарная кислота, ее полимерный поли (бутиленсукцинат) и применения». Пластик от бактерий . Монографии по микробиологии. 14 . С. 347–388. DOI : 10.1007 / 978-3-642-03287-5_14 . ISBN 978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  10. Перейти ↑ Brunner, CT (2011). «Характеристики биоразлагаемых микрокапсул из поли (бутиленсукцината), поли (бутиленсукцинат-соадипат) и поли (бутилентерефталат-соадипат) в качестве систем инкапсуляции лекарственных средств». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 84 (2): 498–507. DOI : 10.1016 / j.colsurfb.2011.02.005 . hdl : 1822/14234 . PMID 21376545 . 
  11. ^ Сюй, Дж. (2010). «Микробная янтарная кислота, ее полимерный поли (бутиленсукцинат) и применения». Пластик от бактерий . Монографии по микробиологии. 14 . С. 347–388. DOI : 10.1007 / 978-3-642-03287-5_14 . ISBN 978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  12. ^ Fujimaki, Т. (1998). «Технологичность и свойства алифатических полиэфиров« БИОНОЛЛ », синтезированных по реакции поликонденсации». Разложение и стабильность полимеров . 29 (1–3): 209–214. DOI : 10.1016 / s0141-3910 (97) 00220-6 .
  13. ^ «SDK для Прекратить производство и продажа биоразлагаемые пластиковые | Новости Релизы | Showa Denko KK» www.sdk.co.jp . Проверено 26 апреля 2017 .