Полибутилен сукцинат - Polybutylene succinate

Полибутилен сукцинат
Полибутилен сукцинат.svg
PBS 3D.gif
Имена
Другие имена
Поли (тетраметилен сукцинат)
Идентификаторы
СокращенияPBS
ChemSpider
  • никто
Характеристики
(C8ЧАС12О4)п
Плотность1,26 г / см3
Температура плавления 115 ° С (239 ° F, 388 К)
Нерастворимый
Растворимость в хлороформРастворимый
Родственные соединения
Связанный Мономеры
Янтарная кислота
Бутандиол
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Полибутилен сукцинат (PBS) (иногда пишется политетраметилен сукцинат) является термопласт полимер смола полиэстер семья. PBS - это биоразлагаемый алифатический полиэстер со свойствами, сопоставимыми с полипропилен.

Он также может упоминаться под торговыми марками Bionolle (Сева Денко ), GsPLA или BioPBS ™ (Mitsubishi Химическая).[1]PBS состоит из полимеризованных звеньев бутиленсукцината с повторяющимся C8ЧАС12О4 единицы.

Полиэфиры на основе янтарной кислоты: история

А. В. Лоуренсу
У. Х. Карозерс

Синтез Янтарная кислота на основе полиэфиров был впервые выполнен в 1863 году. В то время португальский профессор Агостиньо Висенте Лоренсу описал в своих «Recherche sur les composés polyatomiques» (Исследования многоатомных соединений) реакцию между янтарной кислотой и этиленгликолем с образованием того, что он назвал «янтарно-этиленовой кислотой». 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 Давыдов (1886),[3] а затем Волендер (1894) подготовил тот же материал, используя другие методы. Эту раннюю работу продолжил в 1930-х годах Уоллес Хьюм Карозерс (Э. du Pont de Nemours and Co. ), при более систематическом изучении Янтарная кислота на основе полиэфиров. В то время целью такого исследования было найти синтетическую альтернативу натуральному. шелк волокно.

Карозерс, удаляя воду в процессе непрерывной дистилляции, получил полимеры с молярными массами, значительно превышающими те, что были синтезированы ранее.[4] Тем не менее, свойства конечных продуктов не показали ожидаемых качеств. Таким образом, Карозерс уделял больше внимания полиамиды и изобрел со своим коллегой Джулианом Хиллом 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

Как и другие полиэфиры, такие как ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ, существует два основных пути синтеза PBS: переэтерификация процесс (из диэфиров сукцината) и процесс прямой этерификации, начиная с двухосновная кислота. Прямая этерификация Янтарная кислота с 1,4-бутандиол это наиболее распространенный способ производства PBS. Он состоит из двухэтапного процесса. Во-первых, избыток диол является этерифицированный с двухосновная кислота с образованием олигомеров PBS с удалением воды. PBS esterification.png

Затем эти олигомеры подвергаются переэтерификации в вакууме с образованием полимера с высокой молекулярной массой. Этот шаг требует подходящего катализатора, такого как титан, цирконий, банка или же германий производные.[6] PBS polycondensation.png

Биоразлагаемость

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

Приложения

Поскольку PBS естественным образом разлагается на воды и CO
2,[8] это может быть биоразлагаемый альтернатива некоторым распространенным пластмассы. Объем областей применения PBS все еще растет, и можно выделить несколько областей, но по-прежнему трудно точно определить, в каком конкретном объекте PBS фактически используется. Первый в упаковка поле, PBS может быть преобразован в фильмы, пакеты или коробки, как для продуктов питания, так и косметический упаковки. Другие приложения PBS можно найти как одноразовые изделия Такие как посуда или медицинские изделия. В сельском хозяйстве PBS проявляет интерес к изготовлению пленки для мульчирования или материалы с отложенным выпуском для пестицид и удобрение. PBS также обещает найти доли рынка в рыболовство (для рыболовных сетей), лесничество, гражданское строительство или другие области, в которых восстановление и переработка материалов после использования проблематичны.[9] В области медицины PBS можно использовать в качестве систем инкапсуляции биоразлагаемых лекарств,[10] а также исследуется на предмет имплантаты.

Промышленное производство

В промышленности улучшение синтеза PBS позволило крупномасштабное производство этого полимера. Японская компания Showa High Polymer, построенный в 1993 году как полукоммерческий завод, способный производить 3000 тонн полимера в год.[11] Эти полиэфиры, продаваемые под торговой маркой Bionolle, синтезируются путем конденсации расплава. полимеризация с последующим продолжением цепи с диизоцианат.[12]Намного позже, в апреле 2003 г., Mitsubishi Chemicals построила производственную мощность 3000 тонн в год и выпустила на рынок 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 крупномасштабным предприятием PBS в Китае. годовая мощность 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. На данный момент большая часть этих поли (алкиленсукцинатов) синтезируется из нефтехимических прекурсоров. Тем не менее, большинство производителей оценивают или разрабатывают биологические продукты. Янтарная кислота для синтеза этих полиэфиры. В 2016 году Showa Denko объявила о прекращении производства и продажи Bionolle, сославшись на задержку введения экологических норм в отношении пластиковых пакетов для покупок и падение рыночных цен на биоразлагаемый пластик.[13]

Рекомендации

  1. ^ https://www.m-chemical.co.jp/en/products/departments/mcc/sustainable/product/1201025_7964.html
  2. ^ Лоуренсу, А. (1863 г.). "Recherches sur les composés polyatomiques". Анна. Чим. Phys. 67 (3).
  3. ^ Давыдов, О. (1886). "Ein Fall der Bildung von Bernsteinsäureäthylester". Бер. Dtsch. Chem. Ges. 19: 2. Дои:10.1002 / cber.18860190196.
  4. ^ Карозерс, W.H. (1929). «Исследования полимеризации и образования кольца II. Полиэфиры». Варенье. Chem. Soc. 51 (8): 10. Дои:10.1021 / ja01383a042.
  5. ^ Патент США 2,589,687
  6. ^ Jacquel, N .; и другие. (2011). «Синтез и свойства поли (бутиленсукцината): эффективность различных катализаторов переэтерификации». J. Polym. Sci., Часть A: Polym. Chem. 49 (24): 5301–5312. Bibcode:2011JPoSA..49.5301J. Дои: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. Дои:10.3390 / ijms10093722. ЧВК  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. Дои:10.1007/978-3-642-03287-5_14. ISBN  978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  9. ^ Сюй, Дж. (2010). «Микробная янтарная кислота, ее полимерный поли (бутиленсукцинат) и применения». Пластик от бактерий. Монографии по микробиологии. 14. С. 347–388. Дои:10.1007/978-3-642-03287-5_14. ISBN  978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  10. ^ Бруннер, К. (2011). «Характеристики биоразлагаемых микрокапсул из поли (бутиленсукцината), поли (бутиленсукцинат-соадипата) и поли (бутилентерефталат-соадипат) в качестве систем инкапсуляции лекарственных средств». Коллоиды и поверхности B: биоинтерфейсы. 84 (2): 498–507. Дои: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». Пластмасса от бактерий. Монографии по микробиологии. 14. С. 347–388. Дои:10.1007/978-3-642-03287-5_14. ISBN  978-3-642-03286-8. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  12. ^ Фудзимаки, Т. (1998). «Технологичность и свойства алифатических сложных полиэфиров« БИОНОЛЛ », синтезированных по реакции поликонденсации». Разложение и стабильность полимера. 29 (1–3): 209–214. Дои:10.1016 / s0141-3910 (97) 00220-6.
  13. ^ "SDK прекращает производство и продажу биоразлагаемого пластика | Пресс-релизы | SHOWA DENKO K.K." www.sdk.co.jp. Получено 2017-04-26.