Właściwości przetwórcze nowych kopolimerów estrowych o właściwościach elastomerowych na bazie surowców pochodzenia roślinnego

• Autorzy: Kwiatkowska M. , Kowalczyk I. , Kwiatkowski K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.41

Warianty tytułu

EN

Processability of new bio-based ester block copolymers exhibiting rubber-like elasticity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystanie biomasy roślinnej jako źródła związków o różnej budowie chemicznej otwiera możliwości syntezy nowych biopolimerowów o właściwościach zbliżonych lub nawet przewyższających te na bazie surowców petrochemicznych. Jednym ze związków, który ma szczególnie duże znaczenie aplikacyjne w syntezie polimerów, jest kwas 2,5-furanodikarboksylowy (FDCA) otrzymywany z polisacharydów pochodzenia roślinnego. Ma on potencjał zastąpić kwas tereftalowy w syntezie termoplastycznych poliestrów i ich kopolimerów. Wykorzystanie FDCA do syntezy poliestrowych segmentów sztywnych oraz dimeryzowanych kwasów tłuszczowych jako segmenty giętkie pozwala na uzyskanie estrowych kopolimerów blokowych w 100% biobazujących, które mogą być przetwarzane jak typowe termoplasty. Celem prezentowanych prac badawczych jest ocena właściwości termicznych oraz przetwarzalności takich materiałów, bowiem ze względu na ich nowość brak jest wytycznych dotyczących charakterystyki reologicznej na podstawie wyników plastomeru obciążnikowego i zaleceń dotyczących przetwórstwa. Analizie poddano poli(furanian trimetylenu) (PTF) oraz jego kopolimery z różnym udziałem diolu dimeryzowanych kwasów tłuszczowych (DDFA). Na podstawie wyników analizy termicznej oraz wskaźników szybkości płynięcia ustalono, iż o ile wzrost udziału segmentów giętkich obniża temperaturę mięknienia i topnienia kopolimerów, to ich stabilność termooksydacyjna wzrasta z udziałem DDFA. Ponadto ze względu na zawartość ugrupowań estrowych materiały są wrażliwe na obecność wilgoci podczas przetwórstwa i należy je starannie suszyć, przy czym obecność segmentów DDFA zmniejsza tę wrażliwość ze względu na ich silnie hydrofobowy charakter. Niemniej materiały te mogą być przetwarzane metodami typowymi dla termoplastów, co daje możliwość szerokiego wzornictwa w aspekcie aplikacji badanych materiałów.

EN

The use of plant biomass as a source of compounds with different chemical structures, gives a possibility for the synthesis of new bio-polymers with similar or even better physical properties if compared to those petrochemical based. One of the compounds of particularly high importance in polymer synthesis is 2.5-furanodicarboxylic acid (FDCA), derived from polysaccharides. It has the potential to replace the terephthalic acid in the synthesis of thermoplastic polyesters and their copolymers. Use of FDCA in the synthesis of polyester rigid segments and dimerized fatty acids as flexible segments allows to obtain ester block copolymers, 100% bio-based, with processabitity typical for thermoplastics. Thus, the aim of presented research is to evaluate the thermal properties and materials behaviour under processing conditions, as due to their novelty there is no guidance on their rheological characteristics nor recommendations for processing. Poly(trimethylene 2.5-furandicarboxylate) (PTF) homopolymer and its copolymers with different weight % content of dimerized fatty acids diol (DDFA) were investigated. The results of thermal analysis and melt flow index (MVR) indicated, that an increase of DDFA flexible segments effects both softening and melting temperature decreasing, whilst the thermo-oxidative stability is improved. Moreover, due to the presence of ester groups in polymer chains copolymers are sensitive to moisture content during processing, and they need to be dried carefully before the process. However DDFA content reduces this sensitivity due to its highly hydrophobic nature. Anyway, the bio-based new copolymers may be processed as typical thermoplastics, what gives a broad range of possible forms and designs in materials potential applications.

Słowa kluczowe

PL

kwas 2,5-furanodikarboksylowy; kopolimery; źródła odnawialne; wskaźnik szybkości płynięcia

EN

2.5-furandicarboxylic acid; copolymers; renewable resources; melt flow index

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 548--551
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Kwiatkowska M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Kowalczyk I.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Kwiatkowski K.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Penczek S., Pretula J., Lewiński P.: Polimery z odnawialnych surowców, polimery biodegradowalne. Polim. 11-12 (2013) 833÷958.
• [2] Vilela C., Sousa A. F., Fonseca A. C., Serra A. C., Coelho J. F., Freire C. S., Silvestre A. J. D.: The quest for sustainable polyesters — insights into future. Polym. Chem. 5 (2014) 3119÷3141.
• [3] Belgacem M. N., Gandini A.: Monomer, polymers and composites from renewable resources. Elsevier, Oxford (2008) 115÷152.
• [4] Munoz-Guerra S., Lavilla C., Japu C., Martinez de Ilarduya A.: Renewable terephthalate polyesters from carbohydrate-based bicyclic monomers. Green Chem. 16 (2014) 1716÷1739.
• [5] Sousa A. F., Matos M., Freire C., Silvestre A., Coelho J.: New copolyesters derived from terephthalic and 2.5-furandicarboxylic acids: a step forward in the development of biobased polyesters. Polym. 54 (2013) 513÷519.
• [6] Gandini A., Coelho D., Gomes M., Reis B., Silvestre A.: Materials from renewable resources based on furan monomers and furan chemistry: work in progress. J. Mat. Chem. 19 (2009) 8656÷8664.
• [7] Jiang M., Liu Q., Zhang Q., Ye C., Zhou G.: A series of furan-aromatic polyesters synthesized via direct estrification metod based on renewable resources. J. Polym. Sci. A. 50 (2012) 1026÷1036.
• [8] Gubbels E. Jasinska-Walc L., Hermida Megino D., Goossens H., Koning C.: Solid-state modification of poly(butylene terephthalate) with a biobased fatty acid dimer diol furnishing copolyesters with unique morphologies. Macromol. 46 (2013) 3975÷3984.
• [9] Rokicka J., Kotowski D., Ukielski R.: Nowe termoplastyczne multiblokowe elastomery poliestrowe. Przem. Chem. 91 (2012) 1246÷1250.
• [10] Kwiatkowski K., Kwiatkowska M.: Ocena degradacji elastomerów estrowych na podstawie wskaźnika prędkości płynięcia MFR. I. Mat. 33 (2012) 497÷500.