Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of thermal aging on the crystalline structure and mechanical performance of fully bio-based, furan-ester, multiblock copolymers

Kwiatkowska M., Kowalczyk I., Szymczyk A., Gorący K.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 9

594--602

EN

In this study, the effect of thermal aging on the physical transitions, crystalline structure development and the mechanical performance of furan-ester, multiblock copolymers is reported. The materials were synthesized via polycondensation in a melt using 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), 1,3-propanediol (1,3-PD) and dimerized fatty acid diol (FADD). All reagents were plant-derived. The copolymers were characterized by a multiblock structure with randomly distributed poly(trimethylene 2,5-furandicarboxylate) (PTF) and FADD segments and a phase separation forced by the crystallization of the rigid segment. As a consequence, the copolymers revealed elastomeric behavior and a rubbery plateau over a relatively large temperature range and also good processability. However, due to the specific architecture of FDCA – the most important bio-based monomer – the crystallization of the rigid segment was impeded. Differential scanning calorimetry (DSC), wide-angle (WAXS) and small-angle X-ray scattering (SAXS) analyses confirmed a significant development in the crystalline structure due to the thermal treatment. As a consequence, noticeable changes in the mechanical performance of the copolymer samples were observed, which is interesting for potential applications of these new materials.

PL

Analizowano wpływ procesu wygrzewania na przemiany fizyczne, strukturę krystaliczną oraz właściwości mechaniczne furano-estrowych kopolimerów multiblokowych. Materiały otrzymano metodą polikondensacji w stanie stopionym z wykorzystaniem pozyskiwanych z roślin następujących monomerów: kwasu 2,5-furanodikarboksylowego (FDCA),1,3-propanodiolu (1,3-PD) oraz diolu dimeryzowanych kwasów tłuszczowych (FADD). Badane kopolimery charakteryzowały się multiblokową strukturą z naprzemiennie rozłożonymi segmentami sztywnymi i giętkimi oraz separacją fazową wymuszoną przez krystalizację segmentów sztywnych. W konsekwencji materiały wykazywały cechy typowe dla elastomerów, plateau elastyczności w dość dużym zakresie temperatury oraz łatwość przetwórstwa. Z powodu specyficznej budowy FDCA – najważniejszego biomonomeru – krystalizacja segmentów sztywnych była jednak wyraźnie utrudniona. Metodami różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) i rozpraszania promieniowania rentgenowskiego pod dużymi i małymi kątami (WAXS i SAXS) potwierdzono istotne zmiany w strukturze krystalicznej na skutek wygrzewania. Stwierdzono również wpływ wygrzewania na właściwości mechaniczne kopolimerów, co może być interesujące w aspekcie aplikacyjnym materiałów.

2

Analiza właściwości przetwórczych furanowo-estrowych kopolimerów multiblokowych z udziałem surowców pochodzenia roślinnego

Kowalczyk I., Kwiatkowska M.

Elastomery

|

2018

|

T. 22, nr 3

214--223

PL

Nowe furanowo-estrowe kopolimery multiblokowe ze względu na swoją wielofazową strukturę wykazują cechy elastomerów termoplastycznych, jednakże obecność wiązań estrowych zwiększa ich wrażliwość na degradację hydrolityczną w podwyższonej temperaturze. W niniejszym artykule oceniono właściwości przetwórcze kopolimerów poli(furanianu butylenu) z udziałem diolu dimeryzowanych kwasów tłuszczowych jako segmentu giętkiego (PBF-DDFA). Uzyskane wyniki badań stanowią rozszerzenie charakterystyki właściwości fizycznych nowej grupy polimerów estrowych, w których głównym monomerem jest, otrzymywany z roślin, kwas 2,5-furanodikarboksylowy, natomiast same kopolimery zawierają od 60 do 80% substratów pochodzenia roślinnego.

EN

New bio-based furan-ester multiblock copolymers due to their specific multiphase structure exhibit the features of thermoplastic elastomers. However the presence of the ester bonds in macromolecules increases their sensitivity to hydrolytic degradation in higher temperature. In this paper the processing properties of poly(butylene furanoate) copolymerized with plant-derived dimerized fatty acid diol (PBF-DDFA) as the flexible segment were investigated. The presented results contribute to the characteristic of the new group of ester polymers, in which the main monomer is plant-derived 2,5-furandicarboxylic acid. The investigated copolymers contain 60 to 80% of plant-derived substrates.

3

Kwas 2,5-furanodikarboksylowy jako potencjalny składnik kopolimerów o właściwościach elastomerowych

Kowalczyk I., Kwiatkowska M., Rosłaniec Z.

Elastomery

|

2016

|

T. 20, nr 4

40--47

PL

Praca stanowi przegląd literatury na temat kwasu 2,5-furanodikarboksylowego, zaliczanego do grona najbardziej obiecujących monomerów pochodzenia roślinnego. Wykazuje podobieństwo pod względem budowy chemicznej oraz reaktywności do kwasu tereftalowego (PTA), głównego monomeru w syntezie poliestrów oraz estrowych elastomerów termoplastycznych. Opisano sposoby jego syntezy z biomasy (polisacharydów, skrobi lub ligninocelulozy), a także jego potencjalne zastosowania oraz prace badawcze nad charakterystyką elastomerów termoplastycznych z jego udziałem. Jak pokazują wyniki badań, zastąpienie PTA kwasem FDCA w estrowych segmentach sztywnych nie pogarsza właściwości kopolimerów, nadal zachowują one cechy elastomerów i łatwość przetwórstwa.

EN

The paper provides an overview on the knowledge on 2,5-furandicarboxylic acid, announced as one of the most promising bio-based monomer. Derived from polysaccharides, starch or lignocellulosic FDCA reveals a similarity in the chemical structure and reactivity to terephthalic acid (PTA) – the main petrochemical monomer for the synthesis of semicrystalline polyesters and ester block copolymers (TPE). The methods of its synthesis from biomass (polysaccharides, starch or lignocelluloses) was described, as well as potential applications, and current research on FDCA containing thermoplastic elastomers. As it is reported in literature the replacement of PTA by FDCA in ester rigid segments does not diminish copolymers performance. They retain the elastomeric behavior, and a processability typical for thermoplastics.

4

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

Kwiatkowska M., Kowalczyk I., Kwiatkowski K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

548--551

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.