Thermal stability of poly(L-lactide) prepared by polymerization of L,L-dilactide with Sn(ll)-based initiators

• Autorzy: Libiszowski J. , Kowalski A. , Biela T. , Duda A.

Warianty tytułu

PL

Odporność cieplna poli(L-laktydu) otrzymanego w wyniku polimeryzacii L,L-dilaktydu inicjowanej pochodnymi Sn(II)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

alpha-Ester-omega-hydroxy terminated poly(L-lactide) [C4H9OC(O)-PLA-OH] was prepared by the ring-opening polymerization of L,L-dilactide using tin(II) 2-ethylhexanoate (tin octoate, Sn(Oct)2]/BuOH system or tin(ll) butoxide as initiators in a wide range of molecular weights (M,(n)): from 10(3) up to 7 ź 10(5). Thermal degradation behavior of C4H9OC(O)-PLA-OH was then compared with that of its esterified counterpart [C4H9OC(O)-PLA--OC(O)CH(C2H5)C4H9). Thermogravimetric measurements versus M(n) revealed, as a result of Mn -> infinity extrapolation, the upper limit of thermal resistance of poly(L-lactide) (PLA). The onset temperature of the thermal degradation (OT) and the temperature of maximum degradation rate (MDT) of PLA are equal to 337 and 376 °C, respectively. Despite the deteriorating effect on the PLA molecular weight caused by in situ esterification of the hydroxyl chain ends with Sn(Oct)2, largely unreacted in polymerization, certain improvement of PLA thermal stability due to this side reaction was also observed.

PL

Poli(L-laktyd) o ciężarach cząsteczkowych (M(n)) mieszczących się w szerokim przedziale od 10(3) do 7 ź 10(5) , z końcowymi grupami estrową i hydroksylową [C4H9OC(O)-PLA-OH|, otrzymano metodą polimeryzacji z otwarciem pierścienia L,L-dilaktydu inicjowanej układem 2-etyloheksanian cyny(II) [oktanian cynawy, Sn(Oct)2]/butanol lub butanolanem cyny(II) (schemat A). Porównano przebieg rozkładu termicznego C4H9)0C(O)-PLA-OH i polimeru z zestryfikowaną grupą hydroksylową [C4HC9OC(O)-PLA-OC(O)CH(C2H5)C4H9] [równanie (2)]. Wyniki badań termograwimetrycznych próbek różniących się wartością M(n) pozwoliły (w wyniku ekstrapolacji do M(n) -> ...) na oznaczenie maksymalnej wytrzymałości termicznej poli(L-laktydu) (PLA). Początkowa temperatura rozkładu termicznego (OT) i temperatura największej szybkości degradacji (MDT) PLA wynoszą odpowiednio 337 i 376 °C (rys. 3). Zaobserwowano również podwyższenie odporności cieplnej PLA wskutek przebiegającej in situ estryfikacji końcowych grup hydroksylowych nieprzereagowanym w znacznym stopniu Sn(Oct)2 (rys. 5), mimo towarzyszącemu tej reakcji ubocznej zmniejszeniu wartości M(n) powstającego PLA.

Słowa kluczowe

EN

L,L-dilactide; poly(L-lactide); tin(II) butoxide; tin(ll) octoate; polymerization mechanism; poly(L-lactide) esterification; thermal degradation

PL

L,L-dilaktyd; poli(L-laktyd); butanolan cyny(II); oktanian cyny(II); mechanizm polimeryzacji; estryfikacja poli(L-laktydu)

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 10
• Strony: 690--697
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Libiszowski J.

• Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Department of Polymer Chemistry, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

autor

Kowalski A.

• Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Department of Polymer Chemistry, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

autor

Biela T.

• Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Department of Polymer Chemistry, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

autor

Duda A.

• Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Department of Polymer Chemistry, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

Bibliografia

• l. Zhang X., Wyss U. P., Pichora D., Goosen M. F. A.: J. Macromol. Sci. - Pure Appl. Chem. 1993, A30, 933.
• 2. Kharas G. B., Sanchez-Riera F., Severson D. K.: "Polymers of Lactic Acid" in: "Plastics frorn Microbes" (Ed. Mobley D. P.), Hauser Publishers, Munich, Vienna, rew York] 994, p. 93.
• 3. Hartmann M. H.: "High Molecular Weight Polylactic Acid Polymers" in: "Biopolymers frorn Renewable Resollrces" (Ed. Kapłan D. L.), Springer, Berlin 1998, p.367.
• 4. Gruber P., O'Brien M.: "Polylactides NatureWorks PLA" in: "Biopolymers", Vol. 4: "Polyesters III -Applications and Commercial Products" (Ed, Steinbiichel A., Doi Y), Wiley- VCH, Weinheim 2002, p.235.
• 5. Kawashima N., Ogawa Sh., Obuchi Sh., Matsuo M., Yagi T.: "Polylactic Acid LACEA" in: 141, p. 251.
• 6. Duda A., Penczek S.: Polimery 2003, 48, 16.
• 7. Jamshidi K., Hyon S.-H., lkada Y.: Polymer 1988, 29, 2229.
• 8. Zhang X, Wyss U. P., Pichora D., Goosen M. F. A.: Polym. Bull. 1992,27,623.
• 9. Kopinke F-D., Remmler M., Mackenzie K., Moder M., Wachsen O.: Potym. Degrad. Stab. 1996,53,329.
• 10. Wachsen O., Reichert K. H., Kriiger R. P., Much H., Schulz G.: Polym. Degrad. Slab. 1997,55,225.
• 11. Degee P., Dubois P., Jerome R.: Macromol. Chem. Phys. 1997, 198, 1985.
• 12. Carn D., Marucci M.: Polymer 1997, 38,1879.
• 13. Lee S.-H., Kim S. H., Han Y.-K., Kim Y. H.: J. Polym. Sci.-: Part A: Polym. Chem. 2001, 39, 973.
• 14. Aoyagi Y., Yamashita K., Doi Y.: Polym. Degrad. Slab. 2002, 76,53.
• 15. Zhao J.-L., Cai Q., Jiang L Shuai X.-T., Bei J.-Z., Chen Ch.-W., Xi F: Poluiner 2002, 43, 5819.
• 16. Sodergard A., Stolt M.: Progr. Polym. Sci. 2002, 27, 1144.
• 17. Nishida H., Mori T., Hoshihara S., Fan Y. L Shirai Y., Endo T.: Polym. Oegrad. Slab. 2003,81,515.
• 18. Mecerteyes D., Jerorne R., Dubois P.: Adv. Polym. Sci. 1998,147,1.
• 19. Duda A., Penczek S.: "Mechanisms of Aliphatic Polyester Forrnation" in: "Biopolymers", Vol. 3b. "Polyesters II - Properties and Cheruical Synthesis" (Ed. Steinbuchcl A., Doi Y), Wiley-VCH, Weinheim 2002, p. 371.
• 20. Kowalski A., Duda A., Fenczek S.: Macramol. Rapid Commun. 1998,19,567.
• 21. Kowalski A, Duda A, Penczek 5.:Macromolecules 2000,33,689.
• 22. Kowalski A., Duda A., Penczek S.: Macromolecules 2000,33,7359.
• 23. Libiszowski J., Kowalski A, Duda A., Penczek S.: Macromol. Chem. Phys. 2002, 203, 1694.
• 24. Duda A, Kowalski A, Libiszowski J.: Polimery 2000, 45,465 .
• 25. Gsell R., Zeldin M.: J. Inorg. Nucl. Chem. 1975, 37, 1133.
• 26. Kowalski A, Libiszowski J., Duda A., Penczek S.: Macromolecules 2000, 33,1964.
• 27. Duda A., Florjańczyk Z., Hofman A, Slomkowski S., Penczek 5.: Macromolecules 1990,23,1640.
• 28. Dolee T. J., Grates J. A.: "Acetal Resin" in: "Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", Vol. 1. (Ed. Mark H. F. et al), New York, Chichester. Brisbane, Toronto, Singapore, Wiley-lnterscience, 1985, p.47 .
• 29. Duda A, Penczek S.: Macromolecules 1990, 23, 1636.