ФГБВ
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Поли(β-гидроксибутират-β-гидроксивалерат) Поли(3-гидроксимасляная кислота-со-β-гидроксивалериановая кислота) Биопол P(3HB-3HV) | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| Сокращения | PHBV P(3HB-co-3HV) |
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.125.321 |
CID PubChem |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| [COCH 2 CH(CH 3 )O] m [COCH 2 CH(C 2 H 5 )O] n [1] | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Поли(3-гидроксибутират- со -3-гидроксивалерат) , обычно известный как PHBV , представляет собой полимер типа полигидроксиалканоата . Это биоразлагаемый , нетоксичный , биосовместимый пластик, который естественным образом вырабатывается бактериями и является хорошей альтернативой многим небиоразлагаемым синтетическим полимерам . Это термопластичный линейный алифатический полиэфир . Его получают путем сополимеризации 3-гидроксибутановой кислоты и 3 -гидроксипентановой кислоты . PHBV используется в специальной упаковке, ортопедических устройствах и в контролируемом высвобождении лекарств. PHBV подвергается бактериальной деградации в окружающей среде.
История
PHBV был впервые произведен в 1983 году компанией Imperial Chemical Industries (ICI). Он продается под торговой маркой Biopol . ICI ( Zeneca ) продала его Monsanto в 1996 году. Затем в 2001 году его приобрела Metabolix . [2] [3] Biomer L — торговая марка PHBV от Biomer.
Синтез
PHBV синтезируется бактериями в качестве запасных соединений в условиях ограничения роста. [4] Он может быть получен из глюкозы и пропионата рекомбинантными штаммами Escherichia coli . [2] Многие другие бактерии, такие как Paracoccus denitrificans и Ralstonia eutropha, также способны производить его.
Его также можно синтезировать из генетически модифицированных растений. [5]
PHBV представляет собой сополимер 3-гидроксибутановой кислоты и 3 -гидроксипентановой кислоты . [6] PHBV также может быть синтезирован из бутиролактона и валеролактона в присутствии олигомерного алюмоксана в качестве катализатора . [7]
Структура
Мономеры, 3-гидроксибутановая кислота и 3-гидроксипентановая кислота, соединены сложноэфирными связями ; основа полимера состоит из атомов углерода и кислорода. Свойства PHBV зависят от соотношения этих двух мономеров в нем. 3-гидроксибутановая кислота обеспечивает жесткость, а 3-гидроксипентановая кислота способствует гибкости. Таким образом, PHBV можно сделать похожим либо на полипропилен, либо на полиэтилен, изменив соотношение мономеров. [8] Увеличение соотношения 3-гидроксибутановой кислоты к 3-гидроксипентановой кислоте приводит к повышению температуры плавления, водопроницаемости , температуры стеклования (Tg ) и прочности на разрыв. Однако ударопрочность снижается. [3] [5] [7]
Характеристики
PHBV — термопластичный полимер. Он хрупкий, имеет низкое удлинение при разрыве и низкую ударопрочность. [5]
Использует
PHBV находит применение в контролируемом высвобождении лекарств, медицинских имплантатах и ремонте, специальной упаковке , ортопедических устройствах и производстве бутылок для потребительских товаров. Он также биоразлагаем, что может использоваться в качестве альтернативы небиоразлагаемым пластикам [9]
Деградация
При утилизации PHBV распадается на углекислый газ и воду. PHBV подвергается бактериальной деградации. PHBV, как и жиры для человека, является источником энергии для микроорганизмов. Вырабатываемые ими ферменты расщепляют его и потребляют. [10]
PHBV имеет низкую термическую стабильность , а расщепление происходит по сложноэфирной связи посредством реакции β-элиминирования . [5]
Гидролитическая деградация происходит медленно, что делает его пригодным для использования в медицинских целях.
Недостатки
PHBV, будучи биоразлагаемым, биосовместимым и возобновляемым, является хорошей альтернативой синтетическим небиоразлагаемым полимерам, полученным из нефти. Но он имеет следующие недостатки, [5]
- Дорогой
- Низкая термическая стабильность
- Хрупкий
- Примитивные механические свойства
- Сложность обработки
Смотрите также
Ссылки
- ^ "Поли(3-гидроксимасляная кислота-со-3-гидроксивалериановая кислота)". sigmaaldrich.com .
- ^ ab Корнелия Василе; Геннадий Зайков (31 декабря 2009 г.). Экологически разлагаемые материалы на основе многокомпонентных полимерных систем. BRILL. стр. 228. ISBN 978-90-04-16410-9. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ ab Ewa Rudnik (3 января 2008 г.). Компостируемые полимерные материалы. Elsevier. стр. 21. ISBN 978-0-08-045371-2. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ Эмо Кьеллини (31 октября 2001 г.). Биологически связанные полимеры: наука и технология устойчивых полимеров. Springer. стр. 147. ISBN 978-0-306-46652-6. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ abcde Srikanth Pilla (20 июля 2011 г.). Справочник по применению биопластиков и биокомпозитов в инженерии. John Wiley & Sons. стр. 373–396 . ISBN 978-0-470-62607-8. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ "Полимеры". Химия XII Часть II . НСИРТ. стр. 435.
- ^ ab "Биопластики - Биоразлагаемые полиэфиры (PLA, PHA, PCL ...)". biodeg.net . Архивировано из оригинала 2 мая 2012 г. Получено 11 июля 2012 г.
- ↑ Роландо Барбуччи (31 октября 2002 г.). Integrated Biomaterials Science. Springer. стр. 144. ISBN 978-0-306-46678-6. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ Дэвид Каплан (7 июля 1998 г.). Биополимеры из возобновляемых ресурсов. Springer. стр. 21. ISBN 978-3-540-63567-3. Получено 10 июля 2012 г.
- ^ Уильям Д. Лузье. "Материалы, полученные из биомассы/биоразлагаемые материалы" (PDF) . Получено 11 июля 2012 г.
