SPECIALE PLASTICHE E AMBIENTE_2982022001 | Page 28

4green RICERCA / I POLIMERI BIODEGRADABILI

TABELLA 2 UNA FAMIGLIA ... ALLARGATA

POLIMERI BIODEGRADABILI

Prodotti dai microrganismi ( ottenuti per estrazione )

Ottenuti con tecniche di sintesi convenzionali a partire da monomeri sia da fonte fossile sia da fonti rinnovabili

Prodotti naturali , da risorse agricole o animali

Poliidrossi Alcanoati ( PHA , PHB ,…) Copolimeri ..

Acido Glicolico Policaprolattoni PCL Polisaccaridi Proteine , Lipidi

mite polimerizzazione in fase condensata seguita da un processo di estensione di catena con un diisocianato . Molto più tardi , nell ’ aprile 2003 la Mitsubishi Chemicals costrui anch ’ essa un impianto da 3.000 ton / anno e lanciò sul mercato il proprio PBS con nome commerciale GS PLA . Questo polimero con elevato peso molecolare ottenuto senza l ’ uso di estensori di cat ena aveva caratteristiche per certi aspetti migliorativi . Tra la fine 2015 e inizi 2016 la MCCPTT ( joint venture tra la Mitsubishi Chemical Corporation ( MCC ) e la PTT Global Chemical Public Company Limited ) in Thailandia realizzarono un impianto per la produzione del PBS e del PBSA a partire da acido succinico da fonte vegetale ottenendo così un prodotto con circa il 50 % di carbonio da fonti rinnovabili . Attualmente il PBS è anche prodotto sugli stessi impianti utilizzati per la produzione del PBAT da diverse compagnie asiatiche . L ’ esterificazione diretta dell ’ acido succinico con 1,4-butandiolo è il modo più comune per la produzione di PBS . La sintesi consiste in un processo di due fasi . Innanzitutto , un eccesso del diolo è esterificato con diacido per formare oligomeri PBS con l ’ eliminazione di acqua . Quindi , questi oligomeri sono polimerizzati sottovuoto per formare un polimero ad alto peso molare .

PBSA ( polibutilensuccinatoadipato )

Poiché il PBS ha un allungamento a rottura basso , nei prodotti per film viene preferito il PBSA , ottenuto aggiungendo nella fase di polimerizzazione oltre all ’ acido succinico anche l ’ acido adipico , insieme al 1,4 butandiolo . Questo prodotto mostra vari vantaggi nella produzione dei film , anche se ha un punto di fusione di soli 84 gradi centigradi . Il PBSA ha proprietà molto simili al polietilene lineare a bassa densità ( LLDPE ), si biodegrada in tempi più brevi del PBS , ed è quindi adatto per i sacchetti usati per compostaggio dei rifiuti organici . Esiste anche un altro polimero ( il PES ) ottenuto dall ’ acido succinico e il glicole etilenico di cui si parla in modo esteso in letteratura .

PBAT - poli ( butilene adipato-cotereftalato )

Per migliorare le caratteristiche fisico / chimiche e ridurre i costi di produzione dei poliesteri alifatici e ottenere polimeri con elevati pesi molecolari sono stati studiati diversi co / poliesteri alifatici / aromatici . Tra questi quello che ha avuto maggior successo commerciale è stato il PBAT . Esso è stato introdotto dalla BASF con il nome commerciale di Ecoflex ® nel 1998 . Si tratta di un copolimero random , sintetizzato a partire dall ’ acido tereftalico , dal 1,4-butandiolo e dall ’ acido adipico . Nei prodotti commerciali la percentuale di carbonio è circa il 64 %. A livello industriale è sintetizzato in un unico passaggio . Alla fine del processo di polimerizzazione , per incrementare il peso molecolare è anche possibile aggiungere un chain extender bifunzionale . Oppure un chain extender con più di due funzioni reattive ( 3 , 4 ...) per ottenere un prodotto a peso molecolare maggiore e con catene laterali lungo la catena principale ( come il polietilene bassa densità ). In laboratorio per semplicità è anche possibile fare tre passaggi . Nel primo passaggio l ’ 1,4 butandiolo è fatto reagire con l ’ acido adipico per ottenere un oligomero lineare ( PBA ).

Nel secondo passaggio l ’ 1,4 butandiolo è fatto reagire con l ’ acido tereftalico per ottenere il secondo oligomero ( PBT ). I due oligomeri sono poi fatti reagire tra di loro e si ottiene così un copolimero a blocchi . Il ruolo principale dell ’ acido tereftalico nel polimero è di rinforzare la struttura del copoliestere e facilitare l ’ ottenimento di elevati pesi molecolari . In letteratura è riportato che la presenza dell ’ acido tereftalico in catena fino ad un massimo del 40 %, non altera in modo significativo la biodegradabilità . Nel 1998 , la BASF ha presentato i risultati sulla biodegradabilità dell ’ Ecoflex ® ed ha affermato che oltre il 90 % di questo materiale può essere metabolizzato entro tre mesi in condizioni di compostaggio industriale . La biodegradabilità dei PBAT è stata successivamente confermata da molti ricercatori . La temperatura di transizione vetrosa del PBAT è di circa -30 ° C e la temperatura di fusione è di 110-125 ° C . Questi valori offrono un ottimo compromesso tra le temperature di esercizio e quelle di trasformazione , il prodotto ha anche eccellenti proprietà di morbidezza e duttilità . Il PBAT è una plastica biodegradabile flessibile , con proprietà meccaniche simili a quelle di polietilene a bassa densità ( LDPE ). Questo rende PBAT adatto per imballaggio alimentare e per applicazioni film agricoli . Tuttavia , il relativamente basso modulo a trazione ne limita in parte le applicazioni commerciali tal quale . Esso , infatti , è generalmente usato in blend con altri polimeri biodegradabili ( PLA , PHA , PHB , PCL , TPS ...) e cariche minerali per ottenere prodotti facili da lavorare , con ottime proprietà fisico chimiche e costi accettabili .

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