Полибутиленадипаттерефталат
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
PBAT (сокращение от полибутиленадипаттерефталат) представляет собой биоразлагаемый статистический сополимер , в частности сополиэфир адипиновой кислоты , 1,4-бутандиола и терефталевой кислоты . PBAT производится многими различными производителями и может быть известен под торговыми марками ecoflex , Wango, Ecoworld , Eastar Bio и Origo-Bi . Его также называют поли(бутиленадипат-ко-терефталат), а иногда и полибутират-адипат-терефталат. [ 1 ] (ошибочное название) или даже просто «полибутират». [ 2 ] Обычно он продается как полностью биоразлагаемая альтернатива полиэтилену низкой плотности , обладающая многими схожими свойствами, включая гибкость и устойчивость, что позволяет использовать его для многих аналогичных целей, таких как пластиковые пакеты и обертки. [ 3 ] Структура представляет собой случайно-блочный полимер, состоящий из блоков бутандиол-адипиновой кислоты и бутандиол-терефталевой кислоты.
История
[ редактировать ]Производство пластмасс для использования в промышленном секторе по всему миру составляет очень большой рынок. ПЭТ ( полиэтилентерефталат ) является одним из доминирующих пластиков на этом рынке. Его обычно используют для бутылок, поскольку из него получается жесткий и очень легкий контейнер. Однако из-за стабильности ПЭТ он также обладает высокой устойчивостью к биоразложению, что представляет собой серьезную экологическую проблему из-за количества ПЭТ, производимого, продаваемого, используемого и выбрасываемого ежедневно. По оценкам, 30% мирового производства ПЭТ идет на производство этих пластиковых бутылок, и только от 15% до 35% перерабатывается; остальные обычно оказываются на свалке. [ 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 пластиков, то они должны быть дешевыми, возобновляемыми, простыми в производстве и экологически чистыми. В дополнение к этому, полимер должен быть достаточно прочным, чтобы быть функциональным, например, выдерживать нагрузки, возникающие под давлением, и гибким, чтобы его можно было легко формовать. Не существует гомополимеров, которые бы идеально обеспечивали все эти свойства. Поэтому исследователи обратили свое внимание на сополимеры : комбинации полимеров, химические и механические свойства которых дополняют друг друга. Это привело к идентификации поли(бутиленадипат-котерефталата) (ПБАТ) в качестве потенциального сополимера для смешивания.
PBAT — это статистический сополимер, известный своей гибкостью и прочностью. Это делает его идеальным для сочетания с другими биоразлагаемыми полимерами, которые имеют высокий модуль упругости и прочность, но очень хрупкие . [ 6 ] Это позволяет производить смешанные сополимеры, способные заменить стандартные пластмассы экологически безопасными и биоразлагаемыми пластиками, которые безвредно исчезнут за короткий период времени.
Характеристики
[ редактировать ]ПБАТ классифицируется как статистический сополимер из-за его статистической структуры. Это также означает, что он не может кристаллизоваться в сколько-нибудь 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 прочности. Гибкость и прочность этого полимера делают его идеальным для смешивания с другим биоразлагаемым полимером, который является прочным и жестким для производства бутылок. [ 5 ]
Недостаток этого полимера в том, 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 и жесткий контейнер. Примером этого могут быть прозрачные барьеры, например, из оргстекла ( поли(метилметакрилат) ), прозрачного заменителя стекла. [ 5 ]
ПБАТ полностью биоразлагаем при компостировании из-за присутствия групп бутиленадипата. Высокая стабильность и механические свойства обусловлены терефталатными частями. [ 5 ]
Не разлагается в морской и пресной воде. [ 7 ]
Подготовка
[ редактировать ]
ПБАТ синтезируют из полимера 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты и полимера диметилтерефталата (ДМТ) с 1,4-бутандиолом.
Адипиновая кислота и 1,4-бутандиол полимеризуются с образованием полиэфира (плюс вода). ДМТ и 1,4-бутандиол также вступают в реакцию с образованием полиэфира (плюс метанол ). Этот полиэфир затем добавляют к полиэфиру бутиленадипиновой кислоты с использованием тетрабутоксититана (ТБОТ) в качестве катализатора переэтерификации ; избыток 1,4-бутандиола влияет на длину цепей. В результате получается сополимер двух ранее приготовленных полимеров.
нет контроля дисперсности длин цепей полимерных Это статистический сополимер, поскольку в реакциях сополимеризации или блочного структурирования; повторные позиции не контролируются. Если A = полиэфир адипиновой кислоты и B = полиэфир ДМТ, каждый из которых содержит 1,4-бутандиол, то структурирование цепи может выглядеть следующим образом: AABABBABA или ABABAAAABB или ABABABBBBA; нет избирательности реакции A и B друг с другом. [ 8 ]
Коммерческие источники
[ редактировать ]ПБАТ коммерчески производится компанией BASF под торговой маркой ecoflex. [ 3 ] и в смеси с полимолочной кислотой, называемой эковио , [ 9 ] от Novamont под названием Origo-Bi и в смеси с крахмалом под названием Mater-Bi , [ 10 ] компанией Zhuhai Wango Chemical Co Ltd под названием Wango , компанией JinHui Zhaolong под названием Ecoworld и в смеси с крахмалом под названием Ecowill , а также компанией Eastman Chemical под названием Eastar Bio . [ 11 ] Более того, поставщики в Китае и других странах теперь производят PBAT. В число этих компаний входят Zhejiang Biodegradable Advanced Material Co. Ltd, 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 УИЛЛЕАП [ 16 ] в Южной Корее.
Текущее и будущее использование
[ редактировать ]PBAT коммерчески продается как полностью биоразлагаемый пластик от BASF , причем Ecoflex демонстрирует 90% разложение после 80 дней испытаний. [ 17 ] Конкретные области применения, на которые указывают производители, включают пищевую пленку для упаковки пищевых продуктов , биоразлагаемые пластиковые пакеты для использования в садоводстве и сельском хозяйстве, а также в качестве водостойких покрытий для других материалов, например, в бумажных стаканчиках . [ 18 ] Благодаря своей высокой гибкости и биоразлагаемости, ПБАТ также продается в качестве добавки к более жестким биоразлагаемым пластикам, чтобы придать гибкость, сохраняя при этом полную биоразлагаемость конечной смеси.
ПБАТ уже широко продается и используется во всех вышеперечисленных целях, но также исследуется в качестве компонента антимикробных пленок. В таких пленках PBAT составляет основную часть пленки, а противомикробный агент включается во время обработки. Антимикробные пленки будут использоваться в упаковке пищевых продуктов для подавления роста бактерий, помогая безопасно сохранять пищевые продукты. [ 19 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Жаклин Стагнер (ноябрь 2015 г.). «Получение метана в результате анаэробного сбраживания биоразлагаемых пластмасс – обзор». Международный журнал экологических исследований . 73 (3): 462–468. дои : 10.1080/00207233.2015.1108607 . S2CID 101024423 .
- ^ Хайме Франсиско Гомес-Гомес; и др. (2016). «Композиты лом джинсовой ткани и ПП как материал для дизайна новых изделий». Libro de Actas - Системы и дизайн: за пределами процессов и мышления (IFDP - SD2016) . дои : 10.4995/IFDP.2016.3360 . ISBN 978-84-9048-440-1 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Jump up to: а б «Сертифицированный компостируемый и биоразлагаемый сополиэстер – экофлекс» . Проверено 9 февраля 2017 г.
- ^ «Каков жизненный цикл пластиковой бутылки?» . Мудрый компьютерщик . Проверено 13 февраля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д Шахлари, Махин (ноябрь 2008 г.). «Биоразлагаемые полимерно-глиняные нанокомпозиты на основе поли(бутиленадипат-котерефталата) и поли(молочной кислоты)». Материалы ежегодного собрания AIChE 2008 года . Американский институт инженеров-химиков. HDL : 10355/32635 .
- ^ Цзян, Лонг; Уолкотт, Чжан (26 октября 2005 г.). «Исследование биоразлагаемых смесей полилактида и поли(бутиленадипат-котерефталата)». Биомакромолекулы . 7 (1): 199–207. дои : 10.1021/bm050581q . ПМИД 16398516 .
- ^ Клим, С.; Кройцбрук, М.; Бонтен, К. (2020). «Обзор биологической деградации полимеров в различных средах» . Материалы . 13 (20): 4586. Бибкод : 2020Mate...13.4586K . дои : 10.3390/ma13204586 . ПМК 7602512 . ПМИД 33076314 .
- ^ Пэн, Чжао; Лю, Ваньцян; У, Циншэн; Рен, Цзе (27 ноября 2009 г.). «Приготовление, механические и термические свойства биоразлагаемых смесей полиэфиров и поли(молочной кислоты)» . Наноматериалы . 2010 (2010): 8 . Проверено 10 февраля 2014 г.
- ^ «Сертифицированный компостируемый, биоразлагаемый полимер на биологической основе – ecovio» . Проверено 9 февраля 2017 г.
- ^ «Novamont выпускает биопластик четвертого поколения» . Проверено 14 февраля 2014 г.
- ^ «Сополиэфир EASTAR BIO сертифицирован как биоразлагаемая продукция» . Проверено 14 февраля 2014 г.
- ^ «Сиен Хай Биопласт Лимитед» . Проверено 14 марта 2014 г.
- ^ «РУИхим» . Проверено 14 марта 2014 г.
- ^ «Торис Биоматериалы Ко., Лтд» . Проверено 14 марта 2014 г.
- ^ ООО «Грин Кемикал» . Проверено 14 марта 2014 г.
- ^ "ВИЛЛЕАП" . Проверено 14 марта 2014 г.
- ^ «Сертифицировано – компостируемость экофлекса» . Проверено 9 февраля 2017 г.
- ^ «Бумажные покрытия – ecovio PS1606» . Проверено 9 февраля 2017 г.
- ^ Луис Бастаррача; Сумит Дхаван; Шьям С. Саблани; Джэ-Хён Ма; Дон-Хён Кан; Цзиньвэнь Чжан; Джуминг Тан (2010). «Биоразлагаемые пленки из поли(бутиленадипат-котерефталата), 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 . ПМИД 20546402 . Проверено 14 февраля 2014 г.