Jump to content

Поли(этилендипат)

Поли(этилендипат) [ 1 ]
Идентификаторы
Характеристики
-(OCH 2 CH 2 O 2 CCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CO)- n [ 2 ]
Температура плавления 55 [ 1 ] ° С (131 ° F; 328 К)
Точка кипения 200 [ 1 ] ° С (392 ° F; 473 К)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Поли(этилендипат) или ПЭА представляет собой алифатический полиэфир . [ 3 ] Чаще всего его синтезируют в результате реакции поликонденсации этиленгликоля и адипиновой кислоты . [ 4 ] ПЭА был изучен, поскольку он биоразлагаем по различным механизмам, а также довольно недорог по сравнению с другими полимерами. [ 5 ] Его более низкая молекулярная масса по сравнению со многими полимерами способствует его биоразлагаемости. [ 6 ]

Поликонденсация

[ редактировать ]
Поликонденсационный синтез поли(этилендипата).

Поли(этилендипат) можно синтезировать различными методами. Во-первых, он мог образоваться в результате поликонденсации диметиладипата смешанных и этиленгликоля, в равных количествах и подвергнутых повышению температуры (100 °С, затем 150 °С и, наконец, 180 °С) в атмосфере азота. Метанол выделяется как побочный продукт реакции поликонденсации, и его необходимо отогнать. [ 4 ] Во-вторых, конденсацию этиленгликоля и адипиновой кислоты в расплаве можно проводить при температуре 190-200°С в атмосфере азота. [ 7 ] Наконец, можно провести двухстадийную реакцию между адипиновой кислотой и этиленгликолем. Сначала проводят реакцию полиэтерификации, а затем поликонденсацию в присутствии катализатора. Обе эти стадии осуществляют при температуре 190°С или выше. [ 8 ] Можно использовать множество различных катализаторов, таких как хлорид олова и тетраизопропилортотитанат. Обычно ПЭА затем растворяют в небольшом количестве хлороформа с последующим осаждением в метаноле. [ 8 ] [ 9 ]

Полимеризация с раскрытием кольца

[ редактировать ]

Альтернативным и менее часто используемым методом синтеза ПЭА является полимеризация с раскрытием цикла . Циклический олиго(этилендипат) можно смешать с ди -бутилоловом в хлороформе. Для этого необходимы температуры, аналогичные температуре конденсации расплава. [ 4 ]

Характеристики

[ редактировать ]

ПЭА имеет плотность 1,183 г/мл при 25 °C и растворим в бензоле и тетрагидрофуране . [ 2 ] ПЭА имеет температуру стеклования -50 °C. [ 10 ] ПЭА может иметь высокую или низкую молекулярную массу, т.е. 10 000 или 1 000 Да. [ 11 ] Остальные свойства можно разбить на следующие категории.

Механические свойства

[ редактировать ]

В целом большинство алифатических полиэфиров имеют плохие механические свойства, и ПЭА не является исключением. Механических свойств чистого ПЭА было проведено мало исследований, но одно исследование показало, что ПЭА имеет модуль упругости 312,8 МПа, прочность на разрыв 13,2 МПа и удлинение при разрыве 362,1%. [ 3 ] Альтернативными значениями, которые были найдены, являются предел прочности ~10 МПа и модуль упругости ~240 МПа. [ 6 ]

Химические свойства

[ редактировать ]

ИК-спектры ПЭА показывают два пика в области 1715–1750 см-1. −1 , другой на 1175–1250 см. −1 и последний заметный пик на высоте 2950 см. −1 . Можно легко определить, что эти пики принадлежат сложноэфирным группам, связям COOC и CH соответственно. [ 12 ]

Свойства кристаллизации

[ редактировать ]
Структура полимерного сферолита.

как кольцевого, так и мальтийского креста (или без колец) Было показано, что ПЭА способен образовывать сферолиты . Кольцеполосчатые сферолиты чаще всего образуются, когда кристаллизация осуществляется при температуре от 27 ° C до 34 ° C, тогда как сферолиты мальтийского креста образуются за пределами этих температур. [ 11 ] Независимо от способа образования полос, полимерные цепи ПЭА упаковываются в моноклинную кристаллическую структуру (некоторые полимеры могут образовывать множественные кристаллические структуры, а ПЭА - нет). [ 13 ] Длины ребер кристалла заданы следующим образом: a = 0,547 нм, b = 0,724 нм и c = 1,55 нм. Угол моноклинности α равен 113,5°. [ 11 ] Говорят, что полосы, образованные ПЭА, напоминают гофрировку, очень похожую на крыло бабочки или кожицу плода Поллии. [ 14 ]

Электрические свойства

[ редактировать ]

Было обнаружено, что проводимость пленок из ПЭА, смешанного с солями, превышает проводимость ПЭО 4,5 LiCF 3 SO 3 и поли(этиленсукцината)/LiBF 4, что позволяет предположить, что он может быть практическим кандидатом для использования в литий-ионных батареях. [ 15 ] Примечательно, что ПЭА используется в качестве пластификатора , и поэтому аморфные течения возникают при довольно низких температурах, что делает его менее пригодным для использования в электротехнике. Смеси ПЭА с такими полимерами, как поливинилацетат, показали улучшенные механические свойства при повышенных температурах. [ 15 ]

Смешиваемость

[ редактировать ]

ПЭА смешивается с рядом полимеров, включая: поли(L-лактид) (PLLA), поли(бутиленадипат) (PBA), поли(этиленоксид) , дубильную кислоту (ТА) и поли(бутиленсукцинат) (PBS). . [ 2 ] [ 16 ] [ 17 ] ПЭА не смешивается с полиэтиленом низкой плотности (ПЭВД). [ 6 ] Смешиваемость определяется наличием только одной температуры стеклования в полимерной смеси. [ 18 ]

Разлагаемость

[ редактировать ]

Биоразлагаемость

[ редактировать ]

Алифатические сополиэфиры хорошо известны своей биоразлагаемостью под действием липаз и эстераз, а также некоторых штаммов бактерий. ПЭА, в частности, хорошо разлагается эстеразой печени свиньи, Rh. Делемар, Р. arrizus , P. cepacia, R. oryzae и Aspergillus sp . [ 8 ] [ 19 ] [ 20 ] Важным свойством скорости разложения является кристалличность полимера. Было показано, что чистый ПЭА имеет немного более низкую скорость разложения, чем сополимеры, из-за потери кристалличности. Было показано, что сополимеры ПЭА/поли(этиленфураноата) (ПЭФ) при высоких концентрациях ПЭА разлагаются в течение 30 дней, в то время как чистый ПЭА не разлагается полностью, однако смеси, приближающиеся к 50/50 мол.%, практически не разлагаются вообще в присутствии липаз. [ 8 ] Сополимеризация стирола с адипиновой кислотой и этиленгликолем может привести к добавлению фенильных боковых цепей к ПЭА. Добавление фенильных боковых цепей увеличивает стерические затруднения, вызывая уменьшение кристалличности ПЭА, что приводит к увеличению биоразлагаемости, но также к заметной потере механических свойств. [ 3 ]

Дальнейшие работы показали, что снижение кристалличности более важно для разложения, происходящего в воде, чем то, является ли полимер гидрофобным или гидрофильным. ПЭА, полимеризованный с 1,2-бутандиолом или 1,2-декандиолом, имел повышенную скорость биоразложения по сравнению с сополимеризованным PBS с теми же боковыми разветвлениями. Опять же, это было связано с большей потерей кристалличности, поскольку на ПЭА больше влияли стерические препятствия, хотя он более гидрофобен, чем PBS. [ 21 ]

Поли(этилендипат)уретан в сочетании с небольшим количеством лигина может помочь предотвратить деградацию, действуя как антиоксидант. Кроме того, механические свойства уретана ПЭА улучшаются за счет добавления лигина. Считается, что это связано с жесткой природой лигина, который способствует армированию мягких полимеров, таких как уретан ПЭА. [ 20 ]

Было показано, что при разложении ПЭА циклические олигомеры составляют наибольшую долю образующихся побочных продуктов. [ 22 ]

Ультразвуковая деградация

[ редактировать ]

Используя толуол в качестве растворителя, была исследована эффективность разложения ПЭА ультразвуковыми волнами. Деградация полимерной цепи происходит за счет кавитации жидкости, приводящей к разрыву химических цепей. В случае ПЭА деградация под воздействием ультразвуковых волн не наблюдалась. Было установлено, что это, вероятно, связано с тем, что ПЭА не имеет достаточно высокой молярной массы, чтобы гарантировать разложение этими способами. [ 23 ] Было указано, что низкая молекулярная масса необходима для биоразложения полимеров. [ 21 ]

Приложения

[ редактировать ]

Пластификатор

[ редактировать ]

Поли(этилендипат) можно эффективно использовать в качестве пластификатора, снижающего хрупкость других полимеров. Было показано, что добавление ПЭА к PLLA снижает хрупкость PLLA значительно больше, чем поли(бутиленадипат) (PBA), поли(гексаметилендипат) (PHA) и поли(диэтиленадипат) (PDEA), но снижает механическую прочность. [ 10 ] [ 18 ] Удлинение при разрыве было увеличено примерно в 65 раз по сравнению с чистым PLLA. [ 18 ] Термическая стабильность PLLA также значительно увеличивалась с увеличением концентрации ПЭА. [ 9 ]

Также было показано, что ПЭА повышает пластичность и гибкость терполимера малеиновый ангидрид-стирол-метилметакрилат (МАСтММА). Наблюдение за изменением коэффициента термического расширения позволило определить увеличение пластичности этой смеси сополимеров. [ 12 ]

Возможности ремонта

[ редактировать ]

Самовосстанавливающиеся полимеры — эффективный метод залечивания микротрещин, вызванных накоплением напряжений. Связи Дильса-Альдера (DA) могут быть включены в полимер, позволяя преимущественно возникать микротрещинам вдоль этих более слабых связей. Фурил-телехелатный поли(этилендипат) (PEAF 2 ) и трис-малеимид (M 3 к самовосстановлению ) можно объединить посредством реакции DA, чтобы обеспечить способность PEAF 2 . Было обнаружено, что PEAF 2 M 3 обладает некоторой способностью к заживлению через 5 дней при температуре 60 °C, хотя появились значительные доказательства первоначального разреза, а первоначальные механические свойства не были полностью восстановлены. [ 24 ]

Микрокапсулы для доставки лекарств

[ редактировать ]

Микрогранулы ПЭА, предназначенные для доставки лекарств, могут быть изготовлены методами двойной эмульсии вода/масло/вода. Смешивая ПЭА с поли-ε-капролактоном, можно придать шарикам пористость мембраны. Микрогранулы помещали в различные растворы, включая синтетическую желудочную кислоту, панкреатин, буфер Хэнка и сыворотку новорожденного теленка. [ 5 ] Разложение микрокапсул и, следовательно, высвобождение препарата было наибольшим в сыворотке новорожденных телят, за ним следовал панкреатин, затем синтетическая желудочная кислота и, наконец, буфер Хэнка. Усиленное разложение сыворотки и панкреатина новорожденных телят было связано с наличием ферментативной активности и возможностью проведения простого гидролиза эфиров. Кроме того, увеличение pH коррелирует с более высокими скоростями разложения. [ 5 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с «ПОЛИ(ЭТИЛЕНАДИПАТ) | 24938-37-2» . www.chemicalbook.com . Проверено 29 мая 2019 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б с Ву, Хуина; Цю, Чжаобинь (10 октября 2012 г.). «Сравнительное исследование кристаллизации, поведения при плавлении и морфологии биоразлагаемого поли(этилендипата) и поли(этилендипатко-5 мол.% этиленсукцината)». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 51 (40): 13323–13328. дои : 10.1021/ie301968f . ISSN   0888-5885 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с Джин, Хён Джун; Ли, Бу-Янг; Ким, Мал-Нам; Юн, Джин-Сан (декабрь 2000 г.). «Свойства и биоразложение поли(этилендипата) и поли(бутиленсукцината), содержащих звенья стиролагликоля». Европейский журнал полимеров . 36 (12): 2693–2698. дои : 10.1016/S0014-3057(00)00057-4 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с Монвисаде, Патавут; Лунгванидпрапа, Питтайя (август 2007 г.). «Синтез поли(этилендипата) и поли(этилендипат-котерефталата) посредством полимеризации с раскрытием цикла». Европейский журнал полимеров . 43 (8): 3408–3414. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2007.05.009 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с Аткинс, Т.В. (январь 1998 г.). «Биодеградация микрокапсул поли(этилендипата) в физиологических средах». Биоматериалы . 19 (1–3): 61–67. дои : 10.1016/s0142-9612(97)00156-7 . ISSN   0142-9612 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с Я, СС; Ким, Ти Джей; Хан, С.; Мун, Ти Джей; Бэ, ЮК (29 августа 1997 г.). «Физические свойства смесей поли(этилендипат) и полиэтилена низкой плотности». Журнал прикладной науки о полимерах . 65 (9): 1745–1750. doi : 10.1002/(SICI)1097-4628(19970829)65:9<1745::AID-APP11>3.0.CO;2-M . ISSN   0021-8995 .
  7. ^ Каштанек, Алоис; Дуфка, Олдржих; Досудилова, Ивана (20 ноября 1989 г.). «Распределение молекулярной массы поли(этилендипата) и его изменения, вызванные старением». Журнал прикладной науки о полимерах . 38 (10): 1883–1897. дои : 10.1002/app.1989.070381010 . ISSN   0021-8995 .
  8. ^ Перейти обратно: а б с д Пападопулос, Лазарос; Магазиотис, Андреас; Неранцаки, Мария; Терзопулу, Зои; Папагеоргиу, Джордж З.; Бикиарис, Димитриос Н. (октябрь 2018 г.). «Синтез и характеристика новых статистических сополиэфиров поли(этиленфураноата-соадипата) с повышенной биоразлагаемостью». Деградация и стабильность полимеров . 156 : 32–42. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2018.08.002 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Лю, Цзи; Чен, Пэн; Ли, Цзюнь; Цзян, Шэн-Х; Цзян, Чжи-Ц; Гу, Цюнь (01 января 2011 г.). «Синтез сополимеров поли(этилендипата и молочной кислоты) посредством полимеризации с раскрытием кольца». Полимерный вестник . 66 (2): 187–197. дои : 10.1007/s00289-010-0268-z . ISSN   1436-2449 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Окамото, Кензо; Итикава, Томокадзу; Ёкохара, Тадаши; Ямагути, Масаюки (август 2009 г.). «Смешиваемость, механические и термические свойства смесей полимолочной кислоты/полиэфирдиола». Европейский журнал полимеров . 45 (8): 2304–2312. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2009.05.011 .
  11. ^ Перейти обратно: а б с Ян, Цзиньджун; Пан, Пэнджу; Донг, Тунгалаг; Иноуэ, Ёсио (февраль 2010 г.). «Кинетика кристаллизации и кристаллическая структура биоразлагаемого поли(этилендипата)». Полимер . 51 (3): 807–815. doi : 10.1016/j.polymer.2009.11.065 .
  12. ^ Перейти обратно: а б Бозтуг, Али; Басан, Сатилмиш (март 2007 г.). «Модификация и характеристика терполимера малеинового ангидрида, стирола и метилметакрилата с помощью поли(этилендипата)». Журнал молекулярной структуры . 830 (1–3): 126–130. doi : 10.1016/j.molstruc.2006.07.005 .
  13. ^ Мейер, Андреас; Йен, Кай Ченг; Ли, Шу-Сянь; Фёрстер, Стефан; Ву, Имор М. (декабрь 2010 г.). «Атомно-силовые и оптические микроскопические исследования тонкопленочной морфологии сферолитов в расплавленном поли(этилендипате)». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 49 (23): 12084–12092. дои : 10.1021/ie901356q . ISSN   0888-5885 .
  14. ^ Ву, ЭМ; Йен, Кай-Ченг; Да, Ю-Тин; Ван, Лай-Йен (22 мая 2018 г.). «Биомиметически структурированная сборка ламелей в периодическом объединении кристаллов поли(этилендипата)». Макромолекулы . 51 (10): 3845–3854. doi : 10.1021/acs.macromol.8b00549 . ISSN   0024-9297 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Армстронг, доктор медицинских наук; Кларк, доктор медицины (октябрь 1984 г.). «Литий-ионпроводящие полимерные электролиты на основе полиэтилендипата». Электрохимика Акта . 29 (10): 1443–1446. дои : 10.1016/0013-4686(84)87025-5 . ISSN   0013-4686 .
  16. ^ Цю, Чжаобинь; Чжоу, Пин (3 октября 2014 г.). «Влияние биоразлагаемого поли(этилендипата) с низкой молекулярной массой в качестве эффективного пластификатора на значительно повышенную скорость кристаллизации и механические свойства поли(l-лактида)». РСК Адв . 4 (93): 51411–51417. дои : 10.1039/C4RA08827A . ISSN   2046-2069 .
  17. ^ Лугито, Греция; Ву, Имор М. (2015). «Переплетающаяся пластинчатая сборка в пористых сферолитах, состоящая из двух кольцевых поли(этилендипата) и поли(бутиленадипата)». Мягкая материя . 11 (5): 908–917. дои : 10.1039/C4SM02489C . ISSN   1744-683X . S2CID   24058030 .
  18. ^ Перейти обратно: а б с Он, Сюэянь; Цю, Чжаобинь (январь 2018 г.). «Влияние поли(этилендипата) с разной молекулярной массой на поведение кристаллизации и механические свойства биоразлагаемого поли(L-лактида)». Термохимика Акта . 659 : 89–95. дои : 10.1016/j.tca.2017.11.010 .
  19. ^ ТОКИВА, ЮТАКА; СУЗУКИ, ТОМОО (ноябрь 1977 г.). «Гидролиз полиэфиров липазами». Природа . 270 (5632): 76–78. дои : 10.1038/270076a0 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   927523 .
  20. ^ Перейти обратно: а б Игнат Л.; Игнат, М.; Чобану, К.; Дорофтей, Ф.; Попа, VI (июль 2011 г.). «Влияние добавления льняного лигнина на ферментативное окисление поли(этилендипат)уретанов». Технические культуры и продукты . 34 (1): 1017–1028. дои : 10.1016/j.indcrop.2011.03.010 .
  21. ^ Перейти обратно: а б Ким, Мал-Нам; Ким, Гын-Хва; Джин, Хён Джун; Пак, Чон Кю; Юн, Джин-Сан (сентябрь 2001 г.). «Биоразлагаемость этил- и н-октил-разветвленных поли(этилендипата) и поли(бутиленсукцината)». Европейский журнал полимеров . 37 (9): 1843–1847. дои : 10.1016/S0014-3057(01)00003-9 .
  22. ^ Макнил, IC; Басан, С. (январь 1993 г.). «Термическая деградация смесей ПВХ с полиэтиленадипатом». Деградация и стабильность полимеров . 41 (3): 311–317. дои : 10.1016/0141-3910(93)90077-в . ISSN   0141-3910 .
  23. ^ Канвал, Фара; Петрик, Ричард А. (апрель 2004 г.). «Исследование ультразвуковой деградации поли(этиленоксида), поли(этилендипата) и поли(диметилсилоксана)». Деградация и стабильность полимеров . 84 (1): 1–6. дои : 10.1016/S0141-3910(03)00162-9 .
  24. ^ Ёси, Наоко; Ватанабэ, Марико; Араки, Хитоми; Исида, Казуки (май 2010 г.). «Термочувствительное восстановление полимеров, сшитых термически обратимой ковалентной связью: полимеры из поли(этилендипата) с бисфурановыми концевыми группами и трис-малеимида». Деградация и стабильность полимеров . 95 (5): 826–829. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2010.01.032 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 51ec052d12989fa9284655170a8245f7__1720263000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/51/f7/51ec052d12989fa9284655170a8245f7.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Poly(ethylene adipate) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)