Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Полибутирата )
Перейти к навигации Перейти к поиску

PBAT (сокращенно полибутиленадипат полиэтилентерефталат) представляет собой биоразлагаемый случайным образом сополимер , конкретно сополиэфир из адипиновой кислоты , 1,4-бутандиол и терефталевой кислоты (из диметилтерефталата ). PBAT производится многими различными производителями и могут быть известны фирменные наименования Ecoflex , Wango, ЭкоМир , Eastar Bio и Origo-Bi . Его также называют поли (бутиленадипат-котерефталат) и иногда полибутират-адипат-терефталат [1] (неправильное название) или даже просто «полибутират». [2]Обычно он продается как полностью биоразлагаемая альтернатива полиэтилену низкой плотности , обладающая многими схожими свойствами, включая гибкость и упругость, что позволяет использовать его для многих аналогичных применений, таких как пластиковые пакеты и обертки. [3] Структура полимера PBAT показана справа. Здесь он изображен как блок-сополимер из-за обычного синтетического метода сначала синтеза двух блоков сополимера, а затем их объединения. Однако важно отметить, что фактическая структура полимера представляет собой неупорядоченный сополимер показанных блоков.

Структура PBAT

История [ править ]

Производство пластмасс для использования в промышленном секторе во всем мире составляет очень большой рынок. ПЭТ ( полиэтилентерефталат ) - один из доминирующих пластиков на этом рынке. Его обычно используют для бутылок, потому что из него получается жесткий контейнер, который очень легкий. Однако из-за стабильности ПЭТ он также обладает высокой устойчивостью к биоразложению, что создает значительную экологическую проблему из-за количества производимого, продаваемого, используемого и выбрасываемого ежедневно ПЭТ. По оценкам, 30% мирового производства ПЭТ идет на производство этих пластиковых бутылок, и только от 15% до 35% перерабатывается; остальные обычно попадают на свалку. [4] Это стимулировало исследования полимеров, которые по своим функциям сравнимы с ПЭТ, но являются биоразлагаемыми .[5]

Как и во всех разработках в области материалов, существует несколько требований к «идеальному» материалу. Что касается биоразлагаемых пластмасс, они будут дешевыми, возобновляемыми, простыми в производстве и экологичными. В дополнение к этому, полимер должен быть достаточно устойчивым, чтобы быть функциональным, например выдерживать нагрузку при воздействии давления, и гибким, чтобы его можно было легко формовать. Не существует полимеров, которые идеально обеспечивали бы все эти свойства. Поэтому исследователи обратили внимание на сополимеры : комбинации полимеров, которые обладают химическими и механическими свойствами, которые дополняют друг друга. Это привело к идентификации поли (бутиленадипат-котерефталат) (PBAT) как потенциального сополимера для смешивания.

PBAT - это статистический сополимер, известный своей гибкостью и прочностью. Это делает его идеальным для комбинации с другими биоразлагаемыми полимерами, которые имеют высокий модуль упругости и прочность, но очень хрупкие . [6] Это позволяет производить смешанные сополимеры, которые могут заменить стандартные пластмассы на экологически безопасные и биоразлагаемые пластмассы, которые безвредно исчезнут за короткий период времени.

Самая важная причина использования PBAT в качестве гибкого дополнения к другим полимерам заключается в том, что он сохраняет способность к биологическому разложению; пока оба сополимера могут разлагаться, смешанный сополимер также будет разлагаться.

Свойства [ править ]

PBAT классифицируется как статистический сополимер из-за его статистической структуры. Это также означает, что он не может кристаллизоваться в какой-либо значительной степени из-за отсутствия какого-либо структурного порядка. Это приводит к нескольким физическим свойствам: широкой температуре плавления, низкому модулю упругости и жесткости, но высокой гибкости и вязкости. Гибкость и прочность этого полимера делают его идеальным для смешивания с другим биоразлагаемым полимером, который является прочным и жестким для производства бутылок. [5]

Недостатком этого полимера является то, что если он обладает высокой гибкостью и вязкостью, то он не будет прочным и жестким. Это делает его неидеальным для любой ситуации, в которой требуется прочный, жесткий контейнер. Примером этого могут быть прозрачные барьеры, например, из оргстекла ( поли (метилметакрилат) ), заменителя прозрачного стекла. [5]

PBAT является полностью биоразлагаемым при компостировании из-за присутствия бутиленадипатных групп. Высокая стабильность и механические свойства достигаются за счет терефталатных частей. [5]

Регистрационный номер CAS из PBAT является 60961-73-1. [7]

Подготовка [ править ]

Полиэфира из адипиновой кислоты синтезируют с использованием 1,4-бутандиол . Длины цепей сохраняются на низком уровне за счет использования в реакции избытка диола.

PBAT синтезируется из полимера 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты и полимера диметилтерефталата (DMT) с 1,4-бутандиолом.

Адипиновая кислота и 1,4-бутандиол полимеризуются с образованием сложного полиэфира (плюс вода). ДМТ и 1,4-бутандиол также вступают в реакцию с образованием сложного полиэфира (плюс метанол ). Затем этот сложный полиэфир добавляют к сложному полиэфиру бутиленадипиновой кислоты с использованием тетрабутоксититана (ТВОТ) в качестве катализатора переэтерификации ; избыток 1,4-бутандиола влияет на длину цепи. В результате получается сополимер двух ранее приготовленных полимеров.

Полиэфира ДМТ генерируется с использованием 1,4-бутандиол . Это второй полимер, используемый с продуктом стадии 1 для создания сополимера PBAT.
TBOT используется для катализирования переэтерификации сложных полиэфиров адипиновой кислоты и DMT для создания статистического сополимера PBAT.

Это представляет собой статистический сополимер, потому что нет никакого контроля на дисперсность из полимера длины цепи или блок структурирования в реакциях сополимеризации; позиции повторения не контролируются. Если A = сложный полиэфир адипиновой кислоты и B = сложный полиэфир DMT, каждый из которых содержит 1,4-бутандиол, то структура цепи может выглядеть следующим образом: AABABBABA или ABABAAAABB или ABABABBBBA; нет избирательности для А и В, реагирующих друг с другом. [8]

Коммерческие источники [ править ]

PBAT производится коммерчески BASF под торговой маркой Ecoflex [3] , и в смеси с поли (молочная кислота) под названием Ecovio , [9] с помощью Novamont как Origo-Bi , так и в смеси с крахмалом под названием Матер-Би , [10] с помощью Zhuhai Wango Chemical Co Ltd под названием Wango , от JinHui Zhaolong как Ecoworld и в смеси с крахмалом под названием Ecowill , а от Eastman Chemical как Eastar Bio . [11] Кроме того, поставщики в Китае и других странах теперь производят PBAT. Эти компании включают Dongguan Xinhai Environmental Protection Material Co., Ltd., [12] Hangzhou Ruijiang Chemical Co., Ltd. [13] и Jiangsu Torise Biomaterials Co., Ltd. [14] в Китае, а также Green Chemical Co. , Ltd. [15] и WILLEAP [16] в Южной Корее.

Текущее и будущее использование [ править ]

PBAT продается как полностью биоразлагаемый пластик , при этом ecoflex от BASF демонстрирует 90% разложение после 80 дней испытаний. [17] Конкретные области применения, отмеченные производителями, включают липкую пленку для упаковки пищевых продуктов, компостируемые пластиковые пакеты для садоводства и сельского хозяйства, а также в качестве водостойких покрытий для других материалов, таких как бумажные стаканчики . [18] Благодаря своей высокой гибкости и биоразлагаемости, PBAT также продается как добавка для более жестких биоразлагаемых пластиков для придания гибкости при сохранении полной биоразлагаемости конечной смеси.

PBAT уже широко продается и используется для всех вышеперечисленных применений, но также исследуется в качестве компонента противомикробных пленок. В таких пленках PBAT служит основной частью пленки с антимикробным агентом, вводимым во время обработки. Противомикробные пленки будут использоваться в упаковке пищевых продуктов для подавления роста бактерий, помогая безопасно сохранять пищевые продукты. [19]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Жаклин Stagner (ноябрь 2015). «Образование метана в результате анаэробного разложения биоразлагаемых пластиков - обзор». Международный журнал экологических исследований . 73 (3): 462–468. DOI : 10.1080 / 00207233.2015.1108607 . S2CID  101024423 .
  2. ^ Хайме Франсиско Гомес-Гомес; и другие. (2016). «Отходы композитов деним-ПП как материал для дизайна новых продуктов» . FDP'16 - Системы и дизайн: за пределами процессов и мышления . DOI : 10.4995 / IFDP.2016.3360 . ISBN 9788490484401.
  3. ^ a b «Сертифицированный компостируемый и биоразлагаемый сополиэстер - ecoflex» . Проверено 9 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  4. ^ "Каков жизненный цикл пластиковой бутылки?" . Мудрый Компьютерщик . Проверено 13 февраля 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  5. ^ a b c d Шахлари, Махин (ноябрь 2008 г.). «Биоразлагаемые нанокомпозиты полимер / глина на основе поли (бутиленадипат-со-терефталата) и поли (молочной кислоты)». mospace.umsystem.edu . Американский институт инженеров-химиков. hdl : 10355/32635 .
  6. ^ Цзян, Лонг; Уолкотт, Чжан (26 октября 2005 г.). «Исследование смесей биоразлагаемых полилактидов и поли (бутиленадипат-котерефталат)». Биомакромолекулы . 7 (1): 199–207. DOI : 10.1021 / bm050581q . PMID 16398516 . 
  7. ^ 1,4-Бензолдикарбоновая кислота, полимер с 1,4-бутандиолом и гександиовой кислотой в базе данных ChemIDplus
  8. ^ Пэн, Чжао; Лю, Ванцян; У, Циншэн; Рен, Джи (27 ноября 2009 г.). «Приготовление, механические и термические свойства биоразлагаемых смесей полиэфиров / поли (молочной кислоты)» . Наноматериалы . 2010 (2010): 8 . Проверено 10 февраля 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  9. ^ "Сертифицированный компостируемый, биоразлагаемый и биоразлагаемый полимер - ecovio" . Проверено 9 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  10. ^ "Novamont запускает биопластик 4-го поколения" . Проверено 14 февраля 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  11. ^ «EASTAR BIO Copolyester, сертифицированный биоразлагаемыми продуктами» . Проверено 14 февраля 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  12. ^ "Seen High Bioplast Limited" . Проверено 14 марта 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  13. ^ "RUIchem" . Проверено 14 марта 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  14. ^ "Torise Biomaterials Co., Ltd." . Проверено 14 марта 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  15. ^ "Зеленая химическая компания, ООО" . Проверено 14 марта 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  16. ^ "УИЛЛЕП" . Проверено 14 марта 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  17. ^ "Сертифицировано - компостируемость ecoflex" . Проверено 9 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  18. ^ "Бумажные покрытия - ecovio PS1606" . Проверено 9 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  19. ^ Луис Бастаррачеа; Сумит Дхаван; Шьям С. Саблани; Джэ-Хюн Ма; Донг-Хен Кан; Джинвен Чжан; Цзюминь Тан (2010). «Биоразлагаемые пленки из поли (бутиленадипат-котерефталат), объединенные с низином: характеристика и эффективность против Listeria innocua» (PDF) . Журнал пищевой науки . 75 (4): E215 – E224. DOI : 10.1111 / j.1750-3841.2010.01591.x . PMID 20546402 . Проверено 14 февраля 2014 года .   CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )