Новости химической науки > Упаковочный полимер из дерева

Исследователи из США заявляют, что полимер, который можно получить из биологических возобновляемых источников, в перспективе сможет заменить синтетические полимеры, подобные тем, что используются для изготовления бутылок с водой и газированными напитками.

Полидигидрофелуровая кислота может использоваться вместо полиэтилентерефталата для изготовления упаковки для товаров пищевой промышленности. (Рисунок из Green Chem., 2010, DOI: 10.1039/c0gc00150c)

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) представляет третий по распространенности синтетический полимер после полиэтилена и полипропилена, ежегодно производится около 50 миллионов тонн полиэтилентерефталата. Уникальные термические и физические свойства полиэтилентерефталата делают его идеальным для применения в промышленности, упаковки пищевых продуктов и изготовления тары для напитков. Однако обеспокоенность по поводу состояния окружающей среды заставляет исследователей заниматься разработкой экологически безопасных полимерных материалов, которые можно получить из возобновляемых природных источников. Стратегической целью исследователей является создание полимерных материалов, которые могут прийти на замену синтетическим полимерам, однако свойства синтетических полимеров – продуктов переработки нефтегазового сырья достаточно сложно воспроизвести.

Полиэтерефталат является продуктом поликонденсации терефталевой кислоты (или ее производных) и этиленгликоля, оба этих соединения получают переработкой нефтяного сырья, ключом к термической устойчивости ПЭТ является чередование алифатических и ароматических звеньев в его главной цепи.

Стефан Миллер (Stephen Miller) из Университета Флориды решил получить полимер с чередующимися алифатическими и ароматическими звеньями из лигнина – одного из наиболее распространенных полимеров природного происхождения (он расположен в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляет целлюлозные волокна). Новый полимер похож на ПЭТ в структурном отношении – термические свойства обоих полимеров также достаточно близки.

Миллер с соавторами провел реакцию уксусного ангидридом с ванилином, образующимся при обработке лигнина (сам лингин обычно выступает в роли отхода целлюлозно-бумажных производств). Ванилин с ангидридом реагируют с образованием мономера – ацетилдигидроферуловой кислоты (acetyldihydroferulic acid), гомополиконденсация которой приводит к образованию полидигидроферуловой кислоты [poly(dihydroferulic acid), PHFA],свойства которой похожи на свойства полиэтилентерефталата. Миллер поясняет, что новый полимер отличается не только своим «зеленым рождением», но и «зеленой смертью» – при фото- или термодеградации полимера образуются молекулы, подобные по строению на строительные блоки лигнина.

Джеффри Коатс (Geoffrey Coates), специалист по дизайну, синтезу и применению полимеров из Корнеллского Университета (Итака, США) отмечает, что в отличие многих полиэфиров, получаемых из природного сырья, невысокая термическая стабильность которых затрудняет их практическое применение, новая работа нацелена на создание материалов, способных реально заменить полиэтилентерефталат. Исследователь предполагает, что в случае наличия у PHFA подходящих химических и механических свойств, этому полимеру суждено большое будущее.

В будущем исследователи из группы Миллера планируют исследовать длительную деградацию полидигидроферуловой кислоты, а также сравнить, насколько свойства изделий из PHFA (одноразовая посуда, например) сходны со свойствами изделий из полиэтилентерефталата.

Источник: Green Chem., 2010, DOI: 10.1039/c0gc00150c

метки статьи: #биохимия, #новые материалы, #химическая технология, #химия полимеров