WikiDer > Полибутиленадипат терефталат

Polybutylene adipate terephthalate

PBAT (сокращенно от полибутиленадипаттерефталата) - это биоразлагаемый случайный сополимер, в частности сополиэфир из адипиновая кислота, 1,4-бутандиол и терефталевая кислота (из диметилтерефталат). PBAT производится многими различными производителями и может быть известен под торговыми марками. ecoflex®, Ванго, Ecoworld, Истар Био, и Ориго-Би. 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 полиэтилен низкой плотности, обладающий многими аналогичными свойствами, включая гибкость и упругость, что позволяет использовать его для многих аналогичных целей, таких как пластиковые пакеты и упаковки.[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 реальная структура полимера представляет собой неупорядоченный сополимер показанных блоков.

Структура PBAT

История

Производство пластмасс для использования в промышленном секторе во всем мире составляет очень большой рынок. ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ (полиэтилентерефталат) является одним 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 того, что количество ПЭТ, которое производится, продается, используется и выбрасывается ежедневно. 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 функционируют аналогично ПЭТ, но биоразлагаемый.[5]

Как и все разработки 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 нахождении под давлением, 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, обладающие 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 биоразлагаемый полимеры с высоким модуль упругости и сила, но очень хрупкий.[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.

Характеристики

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: широкая точка плавления, низкая модуль упругости и жесткость, но высокая гибкость и жесткость. 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 (Полиметилметакрилат)), прозрачный заменитель стекла.[5]

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

В Регистрационный номер CAS ПБАТ 60961-73-1.[7]

Подготовка

В полиэстер из адипиновая кислота синтезируется с использованием 1,4-бутандиол. Длины цепей сохраняются на низком уровне за счет использования в реакции избытка диола.

PBAT синтезируется из полимера 1,4-бутандиол и адипиновая кислота и полимер диметилтерефталат (DMT) с 1,4-бутандиолом.

Адипиновая кислота и 1,4-бутандиол полимеризуются, чтобы создать их полиэстер (плюс вода). DMT и 1,4-бутандиол также вступают в реакцию с образованием сложного полиэфира (плюс метанол). Затем этот полиэфир добавляют к сложному полиэфиру бутиленадипиновой кислоты, используя тетрабутоксититан (TBOT) как переэтерификация катализатор; избыток 1,4-бутандиола влияет на длину цепи. В результате получается сополимер двух ранее приготовленных полимеров.

В полиэстер ДМТ производится с использованием 1,4-бутандиол. Это второй полимер, который используется с продуктом на этапе 1 для создания сополимер PBAT.
TBOT используется для ускорения переэтерификация полиэфиров адипиновая кислота и ДМТ для генерации случайных сополимер PBAT.

Это статистический сополимер, потому что нет контроля на дисперсность из полимер длины цепей или блочное структурирование в реакциях сополимеризации; позиции повтора не контролируются. Если A = полиэстер адипиновой кислоты и B = сложный полиэфир DMT, каждый с 1,4-бутандиолом, тогда структура цепи может выглядеть как любая из этих: AABABBABA или ABABAAAABB или ABABABBBBA; нет избирательности для А и В, реагирующих друг с другом.[8]

Коммерческие источники

PBAT серийно производится BASF под именем ecoflex®[3] и в смеси с поли (молочной кислотой), называемой ecovio®,[9] от Novamont as Ориго-Би и в смеси с крахмалом под названием Матер-Би,[10] компанией Zhuhai Wango Chemical Co Ltd под названием Ванго, автор: JinHui Zhaolong as Ecoworld и в смеси с крахмалом под названием Ecowill, и по Eastman Chemical в качестве Истар Био.[11] Кроме того, поставщики в Китае и других странах теперь производят PBAT. Эти компании включают Dongguan Xinhai Environmental Protection Material Co., Ltd.,[12] Ханчжоу Ruijiang Chemical Co., Ltd.,[13] и Jiangsu Torise Biomaterials Co., Ltd.[14] в Китае, а также Green Chemical Co., Ltd.[15] и УИЛЛЕП[16] в Южной Корее.

Текущее и будущее использование

PBAT продается как полностью биоразлагаемый пластик, с BASF ecoflex® демонстрирует 90% -ную деградацию после 80 дней испытаний.[17] Конкретные области применения, отмеченные производителями, включают: обертка для упаковки пищевых продуктов, компостируемая 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. Антимикробные пленки будут использоваться в упаковке пищевых продуктов для подавления роста бактерий, помогая безопасно сохранять пищевые продукты.[19]

Рекомендации

  1. ^ Жаклин Стагнер (ноябрь 2015 г.). «Образование метана в результате анаэробного разложения биоразлагаемых пластиков - обзор». Международный журнал экологических исследований. 73 (3): 462–468. Дои:10.1080/00207233.2015.1108607. S2CID 101024423.
  2. ^ Хайме Франсиско Гомес-Гомес; и другие. (2016). «Композитный лом деним-ПП как материал для дизайна новых продуктов». FDP'16 - Системы и дизайн: за пределами процессов и мышления. Дои:10.4995 / IFDP.2016.3360. ISBN 9788490484401.
  3. ^ а б «Сертифицированный компостируемый и биоразлагаемый сополиэстер - ecoflex®». Получено 2017-02-09.
  4. ^ «Каков жизненный цикл пластиковой бутылки?». Мудрый Компьютерщик. Получено 13 февраля, 2014.
  5. ^ а б 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. Дои: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.). «Получение, механические и термические свойства смесей биоразлагаемых полиэфиров / поли (молочной кислоты)». Наноматериалы. 2010 (2010): 8. Получено 10 февраля, 2014.
  9. ^ «Сертифицированный компостируемый, биоразлагаемый и биоразлагаемый полимер - ecovio®». Получено 2017-02-09.
  10. ^ «Новамонт выпускает биопластик 4-го поколения». Получено 14 февраля 2014.
  11. ^ «Сополимер EASTAR BIO, сертифицированный биоразлагаемыми продуктами». Получено 14 февраля 2014.
  12. ^ "Сеен Хай Биопласт Лимитед". Получено 14 марта 2014.
  13. ^ «РУИчем». Получено 14 марта 2014.
  14. ^ "Torise Biomaterials Co., Ltd". Получено 14 марта 2014.
  15. ^ "Грин Кемикал Ко., Лтд". Получено 14 марта 2014.
  16. ^ "УИЛЛЕП". Получено 14 марта 2014.
  17. ^ «Сертифицировано - компостируемость ecoflex®». Получено 2017-02-09.
  18. ^ «Бумажные покрытия - ecovio® PS1606». Получено 2017-02-09.
  19. ^ Луис Бастаррачеа; Сумит Дхаван; Шьям С. Саблани; Джэ-Хён Ма; Донг-Хён Кан; Джинвен Чжан; Цзюмин Тан (2010). «Биоразлагаемые пленки из поли (бутиленадипат-котерефталат), содержащие низин: характеристика и эффективность против Listeria innocua» (PDF). Журнал пищевой науки. 75 (4): E215 – E224. Дои:10.1111 / j.1750-3841.2010.01591.x. PMID 20546402. Получено 14 февраля 2014.