Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Chemical recycling of polyesters

Dębowski Maciej, Iuliano Anna, Plichta Andrzej, Kowalczyk Sebastian, Florjańczyk Zbigniew

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 11-12

764--776

EN

In the presented paper, two basic strategies that can be used in the processes of chemical recycling of polyester material were described. The first of them involves increasing the molar mass of recycled materials in the solid-state polycondensation (SSP) process and/or joining their chains with various types of substances easily reacting with the end groups of polyesters (so-called extending agents). The essence of the second strategy is the degradation of the material under the influence of various protogenic agents (such as water, alcohols, glycols and amines) to obtain low-molecular products or oligomers that can be used as raw materials in the synthesis of many classes of polymers. The methods that are already used in PET [poly(ethylene terephthalate)] recycling and the possibility of their extension to other types of polyesters are both shown.

PL

W pracy przedstawiono dwie podstawowe strategie możliwe do wykorzystania w procesach chemicznego recyklingu tworzyw poliestrowych. Pierwsza z nich polega na zwiększeniu masy molowej utylizowanych tworzyw polimerowych w procesie polikondensacji w ciele stałym (SSP) i/lub łączeniu ich łańcuchów za pomocą różnego typu substancji łatwo reagujących z grupami końcowymi poliestrów (tzw. czynników przedłużających). Istotą drugiej strategii jest degradacja tworzywa pod wpływem różnych czynników protogennych (takich jak: woda, alkohole, glikole i aminy) w celu uzyskania produktów małocząsteczkowych lub oligomerów, które można wykorzystać jako surowce w syntezie wielu klas materiałów polimerowych. Omówiono metody stosowane już w recyklingu PET [poli(tereftalanu etylenu)], a także możliwość ich rozszerzenia na inne gatunki poliestrów.

2

Study on efficiency of solid-state polycondensation on poly(ethylene terephthalate)/carbon nanotube composites

Kwiatkowska M., Kowalczyk I.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

119--123

EN

One of the problems concerning carbon nanotube (CNT)/thermoplastic polyester composites, prepared by in situ synthesis, is usually a lower molecular weight of the polymer matrix when compared to a homopolymer polymerized in the same conditions. It results in lower elongation at break/mechanical strength of the polymer, which may diminish the reinforcing effect coming from polymer/CNT interactions in the composite. Extension of the reaction time brings, in turn, problems with extruding the melted composite from the reactor due to its high viscosity and in consequence material waste. The objective of this study was to evaluate the efficiency of the solid-state polycondensation process (SSP), which is commonly applied to thermoplastic polyesters on an industrial scale, as regards poly(ethylene terephthalate) (PET) filled with single-walled (SWCNT) or multi-walled (MWCNT) carbon nanotubes. The experiments were carried out using a laboratory-made vacuum SSP set-up. The presented results prove the relatively high efficiency of the process, however, the material geometry seems to be a key factor. The best results were achieved for samples with the smallest thickness. Moreover the presence of nanoparticles in the polymer does not prevent or hinder further polymerization in the solid, and the reaction effectiveness is even higher in CNT composites when compared to an unfilled polymer.

PL

Jednym z problemów w pracach badawczych nad wytwarzaniem kompozytów poliestrowych z udziałem nanorurek węglowych (CNT) metodą syntezy in situ jest trudność w uzyskaniu odpowiedniej masy cząsteczkowej osnowy polimerowej w porównaniu z masą poliestru syntezowanego w tych samych warunkach, lecz bez udziału nanonapełniaczy. Może to niwelować spodziewany efekt wzmocnienia, wynikający z oddziaływań polimer-nanonapełniacz. Wydłużenie zaś syntezy kompozytu wiąże się z trudnościami z wytłoczeniem materiału z reaktora na skutek jego dużej lepkości i stratami materiału. Celem prezentowanych badań było zbadanie efektywności procesu polimeryzacji w stanie stałym (SSP), jaki stosuje się w warunkach przemysłowych m.in. do termoplastycznych poliestrów, w zastosowaniu do kompozytów poli(tereftalanu etylenu) z udziałem jedno- i wielościennych nanorurek węglowych. Eksperymenty prowadzono na próbkach o różnej geometrii, tj. granulacie, elementach wyprasek oraz cienkich foliach. Wyniki badań w skali laboratoryjnej wskazują na stosunkowo wysoką efektywność dopolikondensowania, przy czym zarówno w przypadku homopolimeru, jak i kompozytów największy przyrost mas cząsteczkowych uzyskano dla materiałów w postaci folii. Ponadto potwierdzono, iż obecność nanostruktur nie tylko nie stanowi ograniczenia dla reakcji polimeryzacji w stanie stałym, ale również efektywność procesu w przypadku kompozytów jest większa niż dla polimeru bez udziału CNT.

3

Solid-state polycondensation (SSP) as a method to obtain high molecular weight polymers. Part II. Synthesis of polylactide and polyglycolide via SSP

Steinborn-Rogulska I., Rokicki G.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 2

85-92

EN

Solid-state polycondensation (SSP) is a competitive method of semicrystalline polymers synthesis to conventional melt polycondensation process. The molecular weight of polymers obtained according to this method is exceptionally high and the process can be carried out under milder conditions than those of the melt state. In this method the side reactions are suppressed, especially those leading to the polymer degradation. In this paper, which is a continuation of our previous publication, application of the SSP method to obtain high molecular weight poly(lactic acid) (PLA) and poly(glycolic acid) (PGA) — polymers of high importance for medicine and environmental protection — is presented and discussed. The two-phase model according to which polycondensation proceeds in the amorphous regions, and the apparatus usually used in this process are also described.

PL

Polikondensacja w stanie stałym (ang. solid-state polycondensation, SSP) jest konkurencyjną metodą syntezy polimerów semikrystalicznych w stosunku do tradycyjnej polikondensacji prowadzonej w stopie. Za jej pomocą można otrzymywać polimery o dużym ciężarze cząsteczkowym w łagodniejszych warunkach w stosunku do metody w stopie, co skutkuje ograniczeniem reakcji ubocznych prowadzących do degradacji polimeru. W niniejszej pracy omówiono otrzymywanie metodą SSP wielkocząsteczkowego poli(kwasu mlekowego) (PLA) oraz poli(kwasu glikolowego) (PGA) — polimerów o rosnącym znaczeniu w kontekście ochrony środowiska naturalnego i zastosowań w medycynie. Polikondensacja w stanie stałym zachodzi według modelu dwufazowego. Reakcja między grupami końcowymi łańcuchów zachodzi w fazie amorficznej częściowo krystalicznego polimeru, a powstające produkty uboczne są usuwane z fazy amorficznej dzięki zastosowaniu przepływu gazu obojętnego lub obniżonego ciśnienia. Opisano również aparaturę jaka jest najczęściej wykorzystywana w tym procesie.

4

Solid-state polycondensation (SSP) as a method to obtain high molecular weight polymers. Part I. Parameters influencing the SSP process

Steinborn-Rogulska I., Rokicki G.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 1

3-13

EN

The paper is a literature review concerning the solid-state polycondensation (SSP) method. SSP is a competitive method of polymer synthesis to conventional melt polycondensation. The molecular weight of polymers obtained according to this method is exceptionally high and the polymer properties are also improved. In most cases the starting materials for SSP are in the form of flakes or powder. The process involves heating of the starting materials at the temperature between the glass transition temperature (Tg) and melting temperature of partially crystalline prepolymer (Tm). The reaction leading to an increase of molecular weight occurs between the chains terminal groups in the amorphous phase of semicrystalline polymer. The reaction equilibrium is shifted in favor of the formation of polymer due to by-products removing from the reaction system by inert gas flow or under vacuum. Due to the use of lower temperature than that usually applied in melt polycondensation, side reactions and thermal degradation of the product are limited. In addition, the process does not require complicated equipment and is environmentally friendly because no organic solvents are used. However, when the polymer contains larger amounts of by-products or a small extent of crystalline phase, sticking of the polymer particles can take place. In this case, the reaction proceeds not in solid but in melt phase, the contribution of the reactions between the terminal functional groups and the reactive groups of the middle part of polymer chains is much higher, which leads to higher degree of dispersity, but not to an increase in the polymer molecular weight. This paper presents the fundamentals of the SSP process and its advantages in comparison with other polycondensation methods. The kind of polymers that can be obtained with this method is described. In addition, the factors influencing the process and the properties of final products are discussed.

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczący polikondensacji w stanie stałym (SSP). SSP jest konkurencyjną metodą syntezy w stosunku do tradycyjnej polikondensacji w stopie. Za jej pomocą można otrzymywać polimery o dużym ciężarze cząsteczkowym, a co za tym idzie, o konkurencyjnych właściwościach. Synteza polega na ogrzewaniu wcześniej otrzymanego, rozdrobnionego i poddanego procesowi krystalizacji, prepolimeru w temperaturze pomiędzy temperaturą zeszklenia (Tg) a temperaturą topnienia częściowo krystalicznego polimeru (Tm). Proces odbywa się w atmosferze przepływającego gazu obojętnego, bądź pod obniżonym ciśnieniem. Zastosowanie obniżonej temperatury, w stosunku do stosowanej w metodzie polikondensacji w stopie, ogranicza udział zarówno reakcji ubocznych, jak i termicznej degradacji produktu. Poza tym proces ten nie wymaga skomplikowanej aparatury, a ze względu na niestosowanie rozpuszczalników organicznych jest przyjazny dla środowiska. Jednakże podczas prowadzenia procesu (na skutek obecności wilgoci, małocząsteczkowych produktów ubocznych lub małego udziału fazy krystalicznej) może dochodzić do sklejania się cząstek polimeru. Wtedy reakcja przebiega już nie w stanie stałym, lecz w stopie i zwiększa się udział reakcji z udziałem wiązań ze środkowych części łańcuchów, co nie prowadzi do wzrostu ciężaru cząsteczkowego, a jedynie do redystrybucji długości łańcuchów. W niniejszej pracy przedstawiono podstawy procesu SSP i jego zalety w porównaniu z innymi metodami prowadzenia polikondensacji. Opisano, jakiego typu polimery można otrzymywać tą metodą. Poza tym wyjaśniono, jakie czynniki mają wpływ na przebieg procesu, ciężar cząsteczkowy i właściwości produktów końcowych.