Polimery syntetyczne i naturalne - wykład

ZBIGNIEW FLORJAÑCZYK ∗) , MACIEJ DÊBOWSKI, EL¯BIETA CHWOJNOWSKA, KRZYSZTOF £OKAJ, JUSTYNA OSTROWSKA Politechnika Warszawska Wydzia³ Chemiczny ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa Polimery syntetyczne i naturalne w nowoczesnych materia³ach polimerowych ∗∗ ) Autorzy dedykuj¹ publikacjê Pani Profesor Marii Nowakowskiej (Uniwersytet Opolski) z okazji Jubileuszu 80-lecia Jej urodzin i 50-lecia pracy naukowej. Cz. I — POLIMERY Z SUROWCÓW ODNAWIALNYCH I NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE Streszczenie  — Na podstawie opracowañ monograficznych oraz szeregu informacji Ÿród³owych i ra- portów o stanie jak równie¿ o perspektywach rozwoju materia³ów polimerowych omówiono aktualne tendencje w przemyœle tworzyw polimerowych oraz przedstawiono podstawowe osi¹gniêcia w bada- niach nad wytwarzaniem polimerów z surowców naturalnych, a tak¿e w dziedzinie otrzymywania nanonape³niaczy do produkcji kompozytów polimerowych. Szczególn¹ uwagê zwrócono na zagad- nienia zwi¹zane z wykorzystaniem biotechnologii w syntezie monomerów i ró¿nych klas polimerów oraz na nanokompozyty z warstwowymi glinokrzemianami (które znajduj¹ ju¿ coraz liczniejsze za- stosowania praktyczne) b¹dŸ z innymi nanonape³niaczami (rys. 1—3, tabela 1). S³owa kluczowe : polimery biodegradowalne, polilaktyd, skrobia, biomonomery, polimery bakteryj- ne, nanokompozyty, montmorylonit, nanorurki, nanow³ókna. SYNTHETIC AND NATURAL POLYMERS IN MODERN POLYMERIC MATERIALS. PART I. POLY- MERS FROM RENEWABLE RESOURCES AND POLYMER NANOCOMPOSITES Summary  — The currents trends in polymer industry are presented on the basis of monographs and other sources and reports on the state and prospects of polymeric materials development. Fundamen- Nr 10 (609—694) PA DZIERNIK 2009 Tom LIV ∗) Autor do korespondencji; e-mail: evala@ch.pw.edu.pl ∗∗) Referat plenarny wyg³oszony na VI Kongresie Technologii Chemicznej, który odby³ siê w Warszawie w dniach 21—25 VI 2009 r. tal achievements in research on the manufacturing of polymers from natural resources as well as on preparation of nanofillers suitable for polymer composites are described. Special attention has been paid to the problems related to use of biotechnology in the syntheses of monomers and various types of polymers, as well as to nanocomposites with layered aluminosilicates (which fields of practical applications widen) or another fillers ( e.g.  1—3, Table 1). Key words:  biodegradable polymers, polylactide, starch, biomonomers, bacterial polymers, nanocom- posites, montmorillonite, nanotubes, nanofibers. AKTUALNE KIERUNKI ROZWOJU METOD PRODUKCJI I ZASTOSOWAÑ MATERIA£ÓW POLIMEROWYCH

(…)

….,
Bekyarova E., Huddon R. C.: Nano Letters 2004, 4, 459.
[71] Oksman K., Mathev A. P., Bondenson D., Kvien
I.: Comp. Sci. Techn. 2006, 66, 2776. [72] Florjañczyk Z.,
Wolak A., Dêbowski M., Plichta A., Ryszkowska J., Zachara J., Ostrowski A., Zawadzak E., Jurczyk-Kowalska
M.: Chem. Mater 2007, 19, 5584. [73] Dêbowski M.: „Reakcje bemitu z kwasami karboksylowymi — prosta metoda
syntezy funkcjonalizowanych cz…
…
(17—30 % rocznie) i szacuje siê, ¿e w roku 2012 wyniesie
ona ok. 1,4 mln ton, w tym polimerów biodegradowalnych ok. 550 tys. ton [1].
Wiele nowoczesnych materia³ów polimerowych charakteryzuje siê unikatowymi w³aœciwoœciami dziêki
obecnoœci odpowiednio dobranych grup funkcyjnych,
specyficznej architekturze cz¹steczek, zdolnoœci do samoorganizacji a tak¿e specyficznym oddzia³ywaniom
z innymi…
… syntetycznych.
W tym stanie rzeczy w wielu krajach poczyniono
znaczny postêp w zagospodarowaniu odpadów polimerowych oraz zintensyfikowano badania nad modyfikacj¹ polimerów naturalnych i wykorzystaniem surowców
pochodzenia roœlinnego do produkcji tworzyw syntetycznych. Podstawowymi surowcami odnawialnymi
wykorzystywanymi w otrzymywaniu materia³ów wielkocz¹steczkowych s¹ kauczuk naturalny, celuloza, skro-
bia…
…/poliaddycji grup
funkcyjnych przy³¹czonych do pojedynczej cz¹steczki
POSS: obecnoœæ jednej, dwóch lub wiêkszej liczby grup
mog¹cych ulegaæ reakcji z monomerem prowadzi do
otrzymania struktur, odpowiednio (IV), (III) lub (V). Kowalencyjne szczepienie POSS z polimerami przyczynia
siê m.in. do wydajniejszego rozpraszania naprê¿eñ, co
powoduje poprawê parametrów mechanicznych (m.in.
modu³u Younga, wytrzyma³oœci…
…¹ „szczepienia (polimeru) na” powierzchniê CNT (np. reakcja rodnikowej addycji do
CNT polistyrenu lub kopolimerów blokowych styrenu
z akrylanem tert-butylu [65]), „szczepienia kopolimeryzacyjnego” lub „szczepienia od”. Dwa ostatnie warianty wymagaj¹ wczeœniejszego wprowadzenia na powierzchniê
CNT reaktywnych grup funkcyjnych [najczêœciej s¹ to
grupy C(O)OH powstaj¹ce w procesach utleniania CNT
wobec mocnych…
… kwasów nieorganicznych], do których
nastêpnie do³¹cza siê fragmenty inicjatora [66], utwardzacza ¿ywic epoksydowych [67, 68] lub diepoksydy
aktywnie wbudowuj¹ce siê w ³añcuch poliepoksydu
[69]. Obecnoœæ na powierzchni CNT grup karboksylowych albo powsta³ych z nich ugrupowañ estrowych
u³atwia dyspersjê i deaglomeracjê nanorurek w rozpuszczalniku [60] lub matrycy polimerowej [60, 70], co
polepsza…
… równoczeœnie dochodzi do zmniejszenia sta³ej szybkoœci liniowego wzrostu krystalitów i dlatego s¹ one wyraŸnie
mniejsze od krystalitów wystêpuj¹cych w próbkach niemodyfikowanej matrycy [117, 118]. Mo¿liwe s¹ równie¿
sytuacje, w których obecnoœæ nape³niacza ogranicza tendencjê polimeru do krystalizacji. Typowym przyk³adem
621
s¹ tu nanokompozyty poli(tlenku etylenu), w których
atomy tlenu w ³añcuchu polimeru…
... zobacz całą notatkę