Текст к презентации по ПБЛ
.docxПолибутиролактон
Проблема - создание биоразлагаемых полимерных материалов и композитов для снижения негативного влияния на окружающую среду.
Основные пути решения проблемы: создание природных и синтетических биополимеров и биокомпозитов, а также модификация синтетических полимерных композиций для ускорения деструкции полимерной матрицы.
Полибутиролактон (ПБЛ) - это биодеградируемый полимер, относящийся к классу полигликолидов (в др. источниках - полилактоны).. Биотехнологический метод производства ПБЛ состоит в следующем
Для получения полимера используются:
сахар
метанол
этанол
углеводороды
Эти вещества так же являются питательной средой для роста микроорганизмов. Полимер синтезируется в процессе роста бактерий, т. е. является алифатическим полиэфиром, вырабатываемым бактериями.
Извлечение ПБЛ осуществляется одним из трех способов:
экстракция растворителем
обработка ферментами
обработка гипохлоритом
Получение ПБЛ с помощью реакции полимеризации с раскрытием цикла бутиролактона. Полимеризация с раскрытием цикла может протекать по радикальному, анионному или катионному механизму.
(Радикальный мех. = получение полимера с функц. группами)
Гамма-бутиролактон не полимеризуется, а Бета-бутиролактон может быть успешно сополимеризован с Эпсилон-декалактоном с использованием иновационных комплексов (sana Y (III)) в качестве катализаторов.
Полимеризация Гамма-бутиролактона возможна при повышении атмосферного давления до 2 ・109 Па, она происходит в массе под давлением 2・106 Па. В интервале температур 200-235К происходит расстекловывание аморфной части образца, в интервале 245-335К - плавление кристаллической части.
Поли-Бета-Бутиролактон получают полимеризацией Бета-бутиролактона с раскрытием цикла или из соответствующей гидроксимасляной кислоты под влиянием микроорганизмов в процессе ферментативных реакций. С точки зрения термохимии, особенностью полимеризации Бета-бутиролактона является отсутствие расстекловывания аморфной части образца и наблюдается лишь плавление кристаллической части полимера. Скорее всего, это связано с армированием аморфной части полимера кристаллами, препятствующее возбуждению сегментальных движений в молекуле полимера при расстекловывании.
Основной мировой производитель ПБЛ - япония и финляндия (изделия из ПБЛ соответственно - пленочные материалы и одноразовая посуда, упаковка). Также используется в качестве специального покрытия для бумаги.
Первооткрыватели ПБЛ - американские ученые и китайские ученые - химики.
К деполимеризации поли-гамма-бутиролактона приводит его нагревание до 300оС в течение часа (для циклической), а для линейной модификации достаточно нагревания до температуры 220оС .
При разложении полимер дает исходный гамма-бутиролактон, который может быть использован повторно.
Главные недостатки ПБЛ:
Сложный процесс производства
Дороговизна
Крайне небольшой интервал рабочих температур, сложно перерабатывать в изделия из-за его неупорядоченной кристаллизации, что приводит к образованию изделий с низкой ударной прочностью и жесткостью.
Сложность синтеза ПГБЛ состоит необходимости содержания в культуральной среде дополнительных источников углерода в качестве предшественников целевых мономеров, большинство из которых ингибирует рост микроорганизмов.
Решение данной проблемы - использование пластификаторов, добавление термических и антиоксидантных стабилизаторов, модификация полимерной цепи или смешивание с другими биополимерами.
Широким применением пользуется гамма-бутиролактон, он отличный антиоксидант, пластификатор, экстрагент, абсорбент, диспергирующий агент, твердый краситель и коагуляционный агент.
ПГБЛ признан многообещающим биоматериалом для применения в медицине и фармацевтической промышленности. Ожидается, что он будет использоваться в качестве замены нефтехимических пластмасс, включая упаковочные пленки, газовые фильтры.
Другие модификации ПГБЛ прочные, гибкие материалы, которые легко обрабатываются для образования каркасов, сердечных клапанов, сердечно-сосудистой ткани, пленочных раневых покрытий.