PL243325B1 - Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu - Google Patents
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu Download PDFInfo
- Publication number
- PL243325B1 PL243325B1 PL438811A PL43881121A PL243325B1 PL 243325 B1 PL243325 B1 PL 243325B1 PL 438811 A PL438811 A PL 438811A PL 43881121 A PL43881121 A PL 43881121A PL 243325 B1 PL243325 B1 PL 243325B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- chitosan
- temperature
- mixture
- weights
- heated
- Prior art date
Links
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N Glycidol Chemical compound OCC1CO1 CTKINSOISVBQLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 8
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 4
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N Quercetin Chemical compound C=1C(O)=CC(O)=C(C(C=2O)=O)C=1OC=2C1=CC=C(O)C(O)=C1 REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 4
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N Quercetagetin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C(O)=C(O)C=C2O1 ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N Rhynchosin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=CC(O)=C(O)C=C2O1 HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 description 2
- HFJRKMMYBMWEAD-UHFFFAOYSA-N dodecanal Chemical compound CCCCCCCCCCCC=O HFJRKMMYBMWEAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N kaempferol Natural products OC1=C(C(=O)c2cc(O)cc(O)c2O1)c3ccc(O)cc3 MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229960001285 quercetin Drugs 0.000 description 2
- 235000005875 quercetin Nutrition 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- BGEHHAVMRVXCGR-UHFFFAOYSA-N methylundecylketone Natural products CCCCCCCCCCCCC=O BGEHHAVMRVXCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 1
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
- C08G65/26—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
- C08G65/2603—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen
- C08G65/2606—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
- C08G65/26—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
- C08G65/2618—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing nitrogen
- C08G65/2621—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing nitrogen containing amine groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, który prowadzi się tak, że w reaktorze umieszcza się od 40 do 200 cz. wag. glicydolu oraz 12 cz. wag. chitozanu. Zawartość reaktora miesza się i ogrzewa się ją do temperatury od 60 do 70 C. Podczas ogrzewania prowadzi się rozpuszczanie chitozanu, a następnie zawartość reaktora ogrzewa się do temperatury z zakresu od 155 do 160 C i utrzymuje się w tej temperaturze do czasu ustąpienia wrzenia glicydolu, a następnie mieszaninę ogrzewa się do temperatury 180 C albo, w przypadku wystąpienia efektu egzoenergetycznego po ogrzaniu mieszaniny do temperatury z zakresu 155 do 160 C, mieszaninę chłodzi się do temperatury co najwyżej 180 C. Zawartość reaktora utrzymuje się w temperaturze 180 C do zakończenia reakcji glicydolu z chitozanem, a następnie zawartość reaktora chłodzi się do temperatury 100 C. Do mieszaniny wprowadza się od 120 do 300 cz. wag. węglanu etylenu i miesza się do jego rozpuszczenia. Do reaktora dodaje się od 0,1 do 5% mas. węglanu potasu jako katalizatora w stosunku do masy pozostałych składników mieszaniny. Kolejno mieszaninę ogrzewa się do temperatury od 160 do 190 C i utrzymuje się ją w tej temperaturze do czasu zakończenia reakcji.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielofunkcyjnych, przyjaznych ekologicznie polioli, znajdujących zastosowanie w produkcji poliuretanów, zwłaszcza sztywnych pianek poliuretanowych.
Stały wzrost produkcji pianek poliuretanowych przyczynia się do wzrostu ilości odpadów komunalnych, stanowiących zagrożenie dla środowiska naturalnego. Pojawiają się również problemy z ich utylizacją. Dlatego coraz częściej poszukiwane są sposoby eliminacji odpadów ze środowiska, zwłaszcza poprzez wykorzystanie recyklingu lub kontrolowanego spalania. Jednym ze znanych sposobów zmniejszania zanieczyszczenia środowiska odpadami poliuretanowymi jest możliwość ich biodegradacji, a przez to poszukiwane są biodegradowalne i przyjazne ekologicznie surowce stosowane do ich wytwarzania. Znanym przykładem takich surowców są poliole oparte na surowcach naturalnych, zwłaszcza na skrobi i celulozie. Do podobnej do nich grupy surowców należy chitozan, który uzyskiwany jest w prosty sposób z chityny, stanowiącej budulec szkieletu skorupiaków i owadów. Chitozan jest ponadto składnikiem ścian komórkowych niektórych grzybów i obejmuje on grupę polimerów o różnej masie cząsteczkowej, różnym stopniu deacetylacji, a także o różnej dystrybucji obu podjednostek w obrębie pojedynczego łańcucha, na co wpływ mają warunki prowadzenia procesu N-deacetylacji. Stopień deacetylacji komercyjnie dostępnych preparatów chitozanu zawiera się w zakresie od 70 do 95%, zaś masa cząsteczkowa tych polimerów wynosi od 10000 do 100000 u. Znane są również oligomery chitozanu o masie cząsteczkowej w zakresie od 3000 do 15 000 u. Chitozan, z uwagi na swoje właściwości, stosowany jest zwłaszcza w inżynierii tkankowej, w produkcji leków, suplementów diety, kosmetyków, w uprawie roślin oraz procesach ochrony środowiska, takich jak procesy oczyszczania ścieków. Jest on polimerem biodegradowalnym, biokompatybilnym i charakteryzuje się on brakiem toksyczności i właściwości antygenowych, przez co w grupie masowo wytwarzanych polimerów naturalnych jest na drugim miejscu, za celulozą. Obecność grup funkcyjnych hydroksylowych i aminowych daje możliwość wielu różnych modyfikacji chemicznych.
Z publikacji V. K. Mourya, N. N. Inamdar pt.: „Chitosan-modifications and applications: Opportunities galore”, Reactive & Functional Polymers, 68, 1013-1051,2008 znany jest sposób hydroksyalkilowania chitozanu za pomocą tlenku etylenu, tlenku propylenu i glicydolu, który został opisany pod kątem otrzymania z niego krótkołańcuchowych hydroksyalkilowych pochodnych znajdujących zastosowanie jako nośniki dla komórek i materiały przeciwdrobnoustrojowe.
Znane jest również przekształcanie chityny i chitozanu w poliole o dużej lepkości. Z publikacji Fernandes S., Freire C., Neto C. oraz Gandini A. pt.: „The bulk oxypropylation of chitin and chitosan and the characterization of the ensuing polyols”, Green Chem. 10, 93-97, 2008 znany jest sposób, w którym próbki chityny lub chitozanu wstępnie aktywowane są wodorotlenkiem potasu, a następnie poddawane są reakcji z nadmiarem tlenku propylenu w autoklawie. Otrzymane tym sposobem poliole mogą zostać zastosowane w syntezie poliuretanów.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CA2119967A1 znany jest sposób hydroksyalkilowania chitozanu za pomocą tlenku propylenu poprzez reakcje w roztworach wodnych w dużym rozcieńczeniu, otrzymując produkty zawierające od 40 do 70% wody. W tym znanym sposobie hydroksyalkilowanie chitozanu przebiega w roztworach wodnych, zatem poliol przed zastosowaniem go do produkcji pianek wymagałby całkowitego usunięcia wody, a następnie starannego usunięcia resztek wilgoci, która mogłaby być przyczyną niekontrolowanego wzrostu objętości kompozycji spienianej.
W publikacji R. Pedro, S. Pereira, F. Goycoolea, C. Schmitt i M. Neumann pt.: „Self-aggregated nanoparticles of N-dodecyl, N’-glycidyl(chitosan) as pH-responsive drug delivery systems for quercetin”, J. App. Polym. Sci., 135, 45678, 2018 zostało opisane prowadzenie reakcji chitozanu z glicydolem a następnie z aldehydem dodecylowym w kierunku uzyskania produktu do kapsułkowania kwercetyny w celu przedłużonego uwalniania leku przy leczeniu nowotworu. Te znane sposoby hydroksyalkilowania chitozanu nie są jednak przeznaczone do otrzymywania polioli chitozanowych ze względu na stan skupienia otrzymywanego produktu oraz jego modyfikację aldehydem. Poliole uzyskiwane w reakcjach chitozanu z tlenkiem propylenu w obecności wodorotlenku potasu wymagają zastosowania do ich otrzymywania oksiranów, które są związkami niskowrzącymi, toksycznymi, łatwopalnymi oraz tworzącymi z powietrzem mieszaniny wybuchowe oraz wykazującymi właściwości kancerogenne, zaś ich niska temperatura wrzenia wymaga zastosowania reaktorów ciśnieniowych. Zastosowany, w funkcji katalizatora, wodorotlenek potasu, pozostaje w poliolu i podczas otrzymywania pianek poliuretanowych wpływa niekorzystnie na ich właściwości użytkowe, głównie chłonność wody i degradację pianek w podwyższonej temperaturze.
Z opisów zgłoszeniowych CN108624034A oraz CN101781396A znane są sposoby, w których chitozan jako surowiec naturalny dodaje się w postaci sproszkowanej do kompozycji spiekanych, dzięki czemu uzyskuje się pianki poliuretanowe biodegradowalne wykazujące efekt antybakteryjny.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku P.438443 znany jest natomiast sposób otrzymywania poliolu z wykorzystaniem chitozanu jako surowca naturalnego w wyniku jego hydroksyalkilowania glicydolem a następnie węglanem etylenu w środowisku glicerolu. Ten znany sposób wymaga jednak zastosowania glicerolu, który w procesie otrzymywania poliolu ulega również hydroksyalkilowaniu glicydolem i węglanem etylenu. Otrzymane tym sposobem produkty pozostają obecne w końcowym poliolu, zmniejszając w ten sposób udział chitozanu i ograniczając jego korzystny wpływ na właściwości otrzymywanej pianki poliuretanowej, zwłaszcza na zwiększenie jej biodegradacji i polepszenie jej właściwości użytkowych. Ponadto obecność glicerolu zwiększa cenę produktu końcowego.
Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, który pozwoli na eliminację glicerolu jako środowiska reakcji i czynnika podwyższającego cenę produktu oraz pozwoli na zwiększenie udziału chitozanu w uzyskiwanym poliolu.
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w reaktorze umieszcza się od 40 do 200 cz. wag. glicydolu oraz 12 cz. wag. chitozanu, a następnie zawartość reaktora miesza się i ogrzewa się ją do temperatury od 60 do 70°C, przy czym podczas ogrzewania prowadzi się rozpuszczanie chitozanu, a następnie zawartość reaktora ogrzewa się do temperatury z zakresu od 155 do 160°C i utrzymuje się w tej temperaturze do czasu ustąpienia wrzenia glicydolu, a następnie mieszaninę ogrzewa się do temperatury 180°C albo, w przypadku wystąpienia efektu egzoenergetycznego po ogrzaniu mieszaniny do temperatury z zakresu od 155 do 160°C, mieszaninę chłodzi się do temperatury co najwyżej 180°C, przy czym zawartość reaktora utrzymuje się w temperaturze 180°C do zakończenia reakcji glicydolu z chitozanem, a następnie zawartość reaktora chłodzi się do temperatury 100°C, po czym do mieszaniny wprowadza się od 120 do 300 cz. wag. węglanu etylenu i miesza się do jego rozpuszczenia, po czym do reaktora dodaje się od 0,1 do 5% mas. węglanu potasu jako katalizatora w stosunku do masy pozostałych składników mieszaniny, a następnie mieszaninę ogrzewa się do temperatury z zakresu od 160 do 190°C i utrzymuje się ją w tej temperaturze do czasu zakończenia reakcji.
Korzystnie chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej co najwyżej 140 000 u.
Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej od 3000 do 5000 u, przy czym na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 3000 do 5000 u stosuje się 45 cz. wag. glicydolu, a ponadto na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 3000 do 5000 u stosuje się co najmniej 125 cz. wag. węglanu etylenu, zaś po wprowadzeniu do mieszaniny węglanu etylenu oraz węglanu potasu mieszaninę ogrzewa się do temperatury z zakresu od 180 do 190°C.
Następne korzyści uzyskuje się, jeśli chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej od 18 000 do 140 000 u, przy czym na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 18 000 do 140 000 u stosuje się 180 cz. wag. glicydolu, a ponadto na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 18 000 do 140 000 u stosuje się co najmniej 270 cz. wag. węglanu etylenu, zaś po wprowadzeniu do mieszaniny węglanu etylenu oraz węglanu potasu mieszaninę ogrzewa się do temperatu ry z zakresu od 170 do 180°C.
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, według wynalazku, dzięki zastosowaniu glicydolu jako czynnika hydroksyalkilującego stosowanego w nadmiarze molowym w stosunku do merów chitozanu oraz dzięki zastosowaniu węglanu etylenu umożliwia uzyskanie ciekłych polioli znajdujących zastosowanie do otrzymywania pianek poliuretanowych. Ten nowy sposób nie wymaga stosowania niskowrzących oksiranów i, co za tym idzie, reaktorów ciśnieniowych. Synteza polioli, według wynalazku, prowadzona jest w jednym reaktorze i nie wymaga wyodrębniania i oczyszczania półproduktu reakcji chitozanu z glicydolem przed użyciem go do reakcji z węglanem etylenu. Ponadto unika się glicerolu jako środowiska reakcji, co zwiększa udział merów chitozanu w poliolu, a tym samym wpływa na obniżenie jego ceny. Uzyskane tym nowym sposobem poliole umożliwiają otrzymanie biodegradowalnych pianek poliuretanowych o zwiększonej termoodporności, wytrzymujących długotrwałe działanie temperatury wynoszącej nawet 175°C, podczas gdy tradyc yjne sztywne pianki poliuretanowe tracą swoje właściwości użytkowe już w temperaturze około 100°C.
Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładach realizacji.
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji, prowadzi się tak, że w reaktorze będącym okrągłodenną kolbą trójszyjną o pojemności 250 cm3 zaopatrzoną w chłodnicę zwrotną, termometr i mieszadło mechaniczne, umieszcza się 12,0 g chitozanu o masie cząsteczkowej mieszczącej się w zakresie od 3000 do 5000 u i 45 g glicydolu. Następnie zawartość kolby miesza się i ogrzewa powoli do temperatury mieszczącej się w przedziale od 60 do 70°C, w której chitozan rozpuszcza się. Następnie mieszaninę ogrzewa się powoli do temperatury 155°C, w której następuje efekt egzoenergetyczny, który powoduje podwyższanie temperatury reakcji, którą prowadzi się do ustąpienia tego efektu egzoenergetycznego. Podczas prowadzenia tej reakcji mieszaninę chłodzi się, tak aby temperatura wynosiła co najwyżej 180°C. Koniec reakcji wyznacza się poprzez określenie obecności glicydolu za pomocą liczby epoksydowej. Następnie układ reakcyjny chłodzi się samoczynnie do temperatury 100°C i dodaje się do niego 125 g węglanu etylenu, po czym zawartość reaktora miesza się do czasu rozpuszczenia półproduktu. Po uzyskaniu mieszaniny jednorodnej do kolby dodaje się 1,5 g węglanu potasu jako katalizatora i układ ogrzewa się do temperatury z przedziału od 180 do 190°C. Reakcję w tej temperaturze prowadzi się do czasu jej zakończenia, to jest do momentu, gdy zawartość węglanu etylenu w produkcie wynosi co najwyżej 2% wag. Koniec reakcji ustala się na podstawie analitycznego oznaczenia zawartości węglanu etylenu w próbce. Uzyskany, po zakończeniu reakcji, produkt ma postać ciemnobrązowej żywicy o liczbie hydroksylowej wynoszącej 588 mg KOH/g, gęstości 1,270 g/cm3 oraz lepkości 5000 mPa^s.
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji, prowadzi się tak, że w reaktorze będącym okrągłodenną kolbą trójszyjną o pojemności 250 cm3 zaopatrzoną w chłodnicę zwrotną, termometr i mieszadło mechaniczne, umieszcza się 4,0 g chitozanu o masie cząsteczkowej mieszczącej się w zakresie od 18 000 do 140 000 u i 60 g glicydolu. Następnie zawartość kolby miesza się i ogrzewa powoli do temperatury mieszczącej się w przedziale od 60 do 70°C, w której chitozan rozpuszcza się. Następnie mieszaninę ogrzewa się powoli do temperatury wynoszącej powyżej 155°C, ale nie więcej niż 160°C, w. której następuje wrzenie glicydolu, przy czym w miarę jak glicydol przereagowuje, wrzenie ustępuje, a mieszaninę ogrzewa się do temperatury 180°C, w której układ reakcyjny utrzymuje się do czasu całkowitego przereagowania glicydolu, czyli przez około 4 godziny. Koniec reakcji wyznacza się poprzez określenie obecności glicydolu za pomocą liczby epoksydowej. Następnie układ reakcyjny chłodzi się samoczynnie do temperatury 100°C i dodaje się do niego 90 g węglanu etylenu, po czym zawartość reaktora miesza się do czasu rozpuszczenia półproduktu. Po uzyskaniu mieszaniny jednorodnej do kolby dodaje się 1,0 g węglanu potasu jako katalizatora i układ ogrzewa się do temperatury z przedziału od 170 do 180°C. Reakcję w tej temperaturze prowadzi się do czasu jej zakończenia, to jest do momentu, gdy zawartość węglanu etylenu w produkcie wynosi co najwyżej 1% wag. Koniec reakcji ustala się na podstawie analitycznego oznaczenia zawartości węglanu etylenu w próbce. Uzyskany, po zakończeniu reakcji, produkt ma postać ciemnobrązowej żywicy o liczbie hydroksylowej wynoszącej 493 mg KOH/g, gęstości 1,322 g/cm3 oraz lepkości 52000 mPa^s.
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie drugim, z tym, że stosuje się 12 g chitozanu oraz 180 g glicydolu, zaś po zakończeniu reakcji .chitozanu i glicydolu dodaje się 270 g węglanu etylenu, a węglanu potasu dodaje się 3 g, przy czym reakcje prowadzi się do momentu, gdy zawartość węglanu etylenu w produkcie wynosi co najwyżej 2% wag.
Claims (10)
1. Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu, znamienny tym, że w reaktorze umieszcza się od 40 do 200 cz. wag. glicydolu oraz 12 cz. wag. chitozanu, a następnie zawartość reaktora miesza się i ogrzewa się ją do temperatury od 60 do 70°C, przy czym podczas ogrzewania prowadzi się rozpuszczanie chitozanu, a następnie zawartość reaktora ogrzewa się do temperatury z zakresu od 155 do 160°C i utrzymuje się w tej temperaturze do czasu ustąpienia wrzenia glicydolu, a następnie mieszaninę ogrzewa się do temperatury 180°C albo, w przypadku wystąpienia efektu egzoenergetycznego po ogrzaniu mieszaniny do temperatury z zakresu od 155 do 160°C, mieszaninę chłodzi się do temperatury co najwyżej 180°C, przy czym zawartość reaktora utrzymuje się w temperaturze 180°C do zakończenia reakcji glicydolu z chitozanem, a następnie zawartość reaktora chłodzi się do temperatury 100°C, po czym do mieszaniny wprowadza się od 120 do 300 cz. wag. węglanu etylenu i miesza się do jego rozpuszczenia, po czym do reaktora dodaje się od 0,1 do 5% mas. węglanu potasu jako katalizatora w stosunku do masy pozostałych składników mieszaniny, a następnie mieszaninę ogrzewa się do temperatury z zakresu od 160 do 190°C i utrzymuje się ją w tej temperaturze do czasu zakończenia reakcji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej co najwyżej 140 000 u.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej od 3000 do 5000 u.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 3000 do.5000 u stosuje się 45 cz. wag. glicydolu.
5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 3000 do 5000 u stosuje się co najmniej 125 cz. wag. węglanu etylenu.
6. Sposób według jednego z zastrz. od 3 do 5, znamienny tym, że po wprowadzeniu do mieszaniny węglanu etylenu oraz węglanu potasu mieszaninę ogrzewa się do temperatury z zakresu od 180 do 190°C.
7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że chitozan stosuje się o masie cząsteczkowej wynoszącej od 18 000 do 140 000 u.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 18 000 do 140 000 u stosuje się 180 cz. wag. glicydolu.
9. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że na 12 cz. wag. chitozanu o masie cząsteczkowej od 18 000 do 140 000 u stosuje się co najmniej 270 cz. wag. węglanu etylenu.
10. Sposób według jednego z zastrz. od 7 do 9, znamienny tym, że po wprowadzeniu do mieszaniny węglanu etylenu oraz węglanu potasu mieszaninę ogrzewa się do temperatury z zakresu od 170 do 180°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438811A PL243325B1 (pl) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438811A PL243325B1 (pl) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438811A1 PL438811A1 (pl) | 2023-02-27 |
| PL243325B1 true PL243325B1 (pl) | 2023-08-07 |
Family
ID=85323591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438811A PL243325B1 (pl) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243325B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448708A1 (pl) * | 2024-05-29 | 2025-12-01 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza | Sposób wytwarzania polioli |
-
2021
- 2021-08-25 PL PL438811A patent/PL243325B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448708A1 (pl) * | 2024-05-29 | 2025-12-01 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza | Sposób wytwarzania polioli |
| PL249252B1 (pl) * | 2024-05-29 | 2026-03-16 | Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza | Sposób wytwarzania polioli |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438811A1 (pl) | 2023-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Environmentally friendly slow-release urea fertilizers based on waste frying oil for sustained nutrient release | |
| Gao et al. | Synergistic effect of hydrogen bonds and chemical bonds to construct a starch-based water-absorbing/retaining hydrogel composite reinforced with cellulose and poly (ethylene glycol) | |
| Lu et al. | Multifunctional environmental smart fertilizer based on L-aspartic acid for sustained nutrient release | |
| Pan et al. | Microwave-assisted liquefaction of wood with polyhydric alcohols and its application in preparation of polyurethane (PU) foams | |
| Bakhshi et al. | Polyurethane coatings derived from 1, 2, 3-triazole-functionalized soybean oil-based polyols: studying their physical, mechanical, thermal, and biological properties | |
| Soccio et al. | PBS-based green copolymer as an efficient compatibilizer in thermoplastic inedible wheat flour/poly (butylene succinate) blends | |
| Roy Goswami et al. | Starch maleate/epoxidized soybean oil/polylactic acid films with improved ductility and biodegradation potential for packaging fatty foods | |
| Zhang et al. | Preparation of a new dialdehyde starch derivative and investigation of its thermoplastic properties | |
| PL165399B1 (pl) | Kompozycja polimeryczna do wytwarzania wyrobów z ulegajacego degradacji biologicznej tworzywa sztucznego i sposób jej wytwarzania PL PL | |
| Illy et al. | The influence of formulation and processing parameters on the thermal properties of a chitosan–epoxy prepolymer system | |
| EP2742078A1 (en) | Use of thickening agents as polyurethane amine catalyst diluents | |
| Tanasić et al. | The influence of reaction conditions on structural properties and swelling kinetics of polyurethane hydrogels intended for agricultural purposes | |
| Fauzi et al. | Physicochemical Characteristics of Sago Starch-Chitosan Nanofillers Film. | |
| PL243325B1 (pl) | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu | |
| KR20240153546A (ko) | 친환경 흡수성 복합재용 조성물, 이를 이용하여 제조된 흡수성 복합재 및 이의 제조방법 | |
| AU2022251740B2 (en) | Method for producing water-soluble polymer and method for producing water-absorbing resin | |
| PL243575B1 (pl) | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli | |
| Mitantsoa et al. | Elaboration and characterization of bioplastic films based on bitter cassava starch (Manihot esculenta) reinforced by chitosan extracted from crab (Shylla seratta) shells | |
| Mir et al. | Glycerol-crosslinked guar gum monoaldehyde based superabsorbent hydrogels for vitamin B6 (pyridoxine hydrochloride) delivery | |
| Yu et al. | Preparation and application of chitosan/PVA films plasticized with deep eutectic solvent | |
| Luppi et al. | Nitrated Cross‐linked β‐Cyclodextrin Binders Exhibiting Low Glass Transition Temperatures | |
| Jabeen et al. | Functionalization of arabinoxylan in chitosan based blends by periodate oxidation for drug release study | |
| Boetje et al. | Thiol–Ene Click Cross-linking of Starch Oleate Films for Enhanced Properties | |
| KR101890698B1 (ko) | 생분해성 고흡수성 폴리비닐알코올-그라프트-폴리이타콘산 그라프트 공중합체 및 그의 제조방법 | |
| PL244750B1 (pl) | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnych polioli z wykorzystaniem chitozanu |