Бурштинова кислота на біологічній основі 2015-04-01 Журнал PCI
Поновлюваний будівельний блок для PUD та високоефективних уральків на водній основі з високим вмістом відновлюваних джерел
Будучи бурштиновою кислотою на біологічній основі, бурштинова кислота на основі дослідників та розробників продуктів забезпечує стійкий хімічний будівельний матеріал, що дозволяє інноваційно розробляти високоефективні продукти, корисні в широкому діапазоні застосувань, починаючи від засобів особистої гігієни, закінчуючи нефталатними пластифікаторами та застосовуючи полімерні похідні в уретанах, поліефірах та технологіях алкідних смол.
Протягом останніх кількох років BioAmber та такі партнери, як Stahl, інвестували ресурси для дослідження взаємозв'язку структури та властивостей бурштинової кислоти на основі поліефіру в поліолах для уретанів, поліефірних термопластів та поліефірних алкідних смол. Ці зусилля привели до широкого розуміння застосування в різних областях, таких як поліуретанові покриття та смоли. Нові продукти, що використовують SA на біологічній основі як ключовий компонент композиції смоли, продовжують з’являтися та покращувати як ефективність, так і стійкість кінцевих складів. Багато з цих прикладних досліджень були опубліковані 1-4, 7 і допомогли каталізувати прийняття на ринку біологічно активних речовин для використання на ринках PU та CASE. Крім того, починаючи з пізніше у 2015 році, виробничий цех «Сарнія» компанії BioAmber забезпечить доступність стабільної високоякісної бурштинової кислоти на біологічній основі для цих та інших ринків. 5
Результати і обговорення
У застосуваннях ПУ бурштинова кислота модифікується з розчином спиртів (гліколів) для отримання поліефірних поліолів, як показано на малюнку 2. Природа діациду С4 у поєднанні з гліколем або сумішшю гліколів призводить до поліефірних поліолів з різноманітним діапазоном властивостей. На відміну від більш звичних адипатних поліолів на основі нафти, сукцинати на біологічній основі надають цілий ряд властивостей, які можуть замінити або доповнити адипати на основі нафти. Ретельний контроль гліколевої та кислотної стехіометрії дозволяє дуже точно контролювати ступінь полімеризації (n), яка, як правило, повідомляється як OH-число (гідроксил або OH-число повідомляється як мг-КОН/г поліолу). Ці відносини добре відомі і не будуть детально висвітлюватися в цій статті. Однак чудовий огляд поліуретанів та ключових будівельних блоків, що використовуються для розробки матеріалів з чітко визначеними фізичними властивостями, можна знайти в ряді опублікованих джерел. 6
У таблиці 1 наведено загальний підсумок того, як різні гліколі та суміші гліколів впливають на температуру склування (Tg) та температуру плавлення (Tm) сукцинатних поліолів. Взагалі, коли в поліефірних поліолах і згодом у поліуретанах замість адипінової кислоти C4 використовується бурштинова кислота, вплив коротшої кислоти перетворюється на такі переваги, як висока механічна міцність, вищий модуль і твердість, поліпшення стирання та кращий розчинник. опір.
Деякі потенційні компроміси у порівнянні з адипатами полягають у тому, що SA-PEP, як правило, має більш високий Tg та в'язкість. Зазвичай SA-PEP, приготовані з використанням парних вуглецевих гліколів з SA, є твердими речовинами при 25 ° C, тоді як непарні вуглецеві гліколі або змішані гліколеві системи утворюють в'язкі рідини при кімнатній температурі (RT) (див. Таблицю 1 для визначення скорочень). Однак, як було зазначено раніше, SA-PEP, що містить щонайменше 50 мольних% BDO, твердне при кімнатній температурі, тоді як відповідні PEP на основі адипінової кислоти (AA) залишаються в'язкими рідинами при RT. Наприклад, SA-NPG/BDO - тверда речовина при кімнатній температурі, але AA-NPG/BDO - рідина при RT. Аномально, SA-PDO також повільно кристалізується при кімнатній температурі і має температуру плавлення від 35 до 43 ° C. На малюнку 3 графічно показані деякі тенденції Tg як функції гліколевих структур у ПЕ-SA-BDO/X. Додаткові дані про Tg та Tm доступні в Довідковому матеріалі 2.
У нашому другому поглибленому дослідженні в PUD, 1,4, ми хотіли глибше зрозуміти взаємозв'язок структури та властивостей сукцинатних поліефірних поліолів, намагаючись отримати додаткове розуміння ефективності покриттів PU, отриманих з різних бурштинових поліефірних поліолів, особливо щодо структура гліколю. У таблицях 2 і 3 наведено властивості поліолів, синтезованих у цьому дослідженні, деякі з яких були виготовлені в ПУД та ПУ покриття для подальшої оцінки.
Характеристика PUD і покриттів, виготовлених з PEP
PUD отримували з SA-PEP, наведених у таблиці 2, використовуючи або процес співрозчинника NMP, або ацетоновий процес. 1,4 Використання ацетонового процесу дає дисперсію PUD без NMP і є дуже бажаним з точки зору довкілля. Загалом було підготовлено шість композицій PUD, нанесені на сталеві підкладки та оцінені за допомогою відомих методик характеристики покриття. 1,4 Типовий приклад ПУД та виробів з металевим покриттям наведено на малюнку 4, а резюме властивостей цих покриттів у цьому дослідженні наведено в таблиці 3. Ці узагальнені покриття порівнювали з аналогічними ПУ покриттями, виготовленими з AA-PEP. Однак слід зазначити, що оскільки це було узагальнене дослідження для оцінки побічного впливу молекулярної структури SA або AA PEP на фізичні властивості поліуретанових покриттів, рецептури, що використовувались у дослідженні PUD, не містили зшивачів, промотори адгезії або поверхнево-активні речовини і не були оптимізовані для будь-якого конкретного застосування.
Механічні властивості ПУ-плівок, виготовлених з ПУД
Механічні властивості PU-плівок оцінювали методом випробувань на розтяг, використовуючи метод, описаний у Довідковому документі 1. Репрезентативні дані деформацій напруги та середні значення модулів випробувань на деформацію наведені в таблиці 4. Додаткові дані механічних властивостей можна знайти в посиланнях 1 і 4.
Уралкид Вступ
Алкідні смоли відомі у виробництві покриттів вже багато років і є у продажу у продажу з 1930-х років. Як клас поліефірних смол для покриття, алкіди є одним з найважливіших сполучних речовин у лакофарбовій промисловості і, ймовірно, залишатимуться важливими в найближчому майбутньому. Алкідні смоли - це короткі розгалужені поліефірні ланцюги, що утворюються в результаті реакції конденсації між поліолами, такими як гліцерин, триметилолпропан та діациди або ангідриди, такі як фталевий ангідрид, малеїновий ангідрид та ненасичені жирні кислоти. Узагальнена схема реакцій алкіду наведена на рисунку 6. Традиційні однокомпонентні (1 К) алкідні композиції популярні для нанесення деревних покриттів завдяки простоті використання, чудовій естетиці, довготривалій довговічності та вигідній економічності. Це робить алкіди 1К одним із найпоширеніших продуктів для ринку “зроби сам”. Незважаючи на те, що алкіди містять значну кількість відновлюваного вуглецю на біологічній основі, використання уайт-спіриту або ароматичних розчинників зменшує цей зменшений вуглецевий слід і робить їх менш екологічними та працівниками.