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ACS omega2023Oct17Vol.8issue(41)

高グリコール酸含有量ポリ(グリコール酸-co-ブチチレンアディペート - コブチレンテレフタレート)およびポリ(グリコール酸 - コブチレンコハク酸)コポリマーの合成と特性評価

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

ポリ(グリコール酸)(PGA)は、高ガスバリア特性、機械的強度、熱偏向温度を備えた生分解性ポリマーです。ただし、PGAのBrittlenessは、パッケージングへのアプリケーションを厳しく制限し、バリア特性と加水分解性の分解性を維持する弾力性が向上したPGAベースの共重合体を開発する必要性を生み出します。この作業では、MW値が46,700-50,600 g mol-1の21-92%グリコール酸(NGA)を含む一連のPGBAT(ポリ(グリコール酸-co-ブチレン)脂肪酸コブチレンテレフタレート)コポリマーを含むコポリマーは、46,700-50,600 g mol-1を含むコポリマーを含むコポリマーを含むコポリマーは、合成されました。PGBATの熱機械的特性と加水分解速度に対するNGAを変化させることの溶融多腸合わせ、および影響を調査しました。ポリ(グリコール酸-co-ブチレンコハク酸)(PGB)およびポリ(グリコール酸-co-ブチレンテレフタレート)(PGBT)コポリマーを有する共重合体を比較のために合成しました。DSC分析により、PGBAT21(NGA = 21%)およびPGBAT92が半結晶であり、102.8〜163.3°Cの間で融解し、PGBAT44、PGBAT86-89、PGBT80、およびPGBS90がAMORPHOSであり、TG値は-19.0から23.7°Cまでです。これらの高NGA共重合体は、PGAに対して同様の加水分解率を示しましたが、50%未満のGAを含むものは、テスト期間中にほとんど質量損失を示しませんでした。それらの機械的特性は、それらの結晶性に大きく依存しており、アニーリング後に大幅に改善されました。高NGA共重合体のうち、アニールされたPGBS90(MW 97,000 g mol-1)は、588 MPaの弾性率、30.0 MPaの引張強度、および171%の破損時の伸長を伴う優れた機械的特性を有していました。3%。この研究は、少量の低コストのジオールとジアシドをその合成に導入することにより、PGAの柔軟性を高める可能性を示しています。

ポリ(グリコール酸)(PGA)は、高ガスバリア特性、機械的強度、熱偏向温度を備えた生分解性ポリマーです。ただし、PGAのBrittlenessは、パッケージングへのアプリケーションを厳しく制限し、バリア特性と加水分解性の分解性を維持する弾力性が向上したPGAベースの共重合体を開発する必要性を生み出します。この作業では、MW値が46,700-50,600 g mol-1の21-92%グリコール酸(NGA)を含む一連のPGBAT(ポリ(グリコール酸-co-ブチレン)脂肪酸コブチレンテレフタレート)コポリマーを含むコポリマーは、46,700-50,600 g mol-1を含むコポリマーを含むコポリマーを含むコポリマーは、合成されました。PGBATの熱機械的特性と加水分解速度に対するNGAを変化させることの溶融多腸合わせ、および影響を調査しました。ポリ(グリコール酸-co-ブチレンコハク酸)(PGB)およびポリ(グリコール酸-co-ブチレンテレフタレート)(PGBT)コポリマーを有する共重合体を比較のために合成しました。DSC分析により、PGBAT21(NGA = 21%)およびPGBAT92が半結晶であり、102.8〜163.3°Cの間で融解し、PGBAT44、PGBAT86-89、PGBT80、およびPGBS90がAMORPHOSであり、TG値は-19.0から23.7°Cまでです。これらの高NGA共重合体は、PGAに対して同様の加水分解率を示しましたが、50%未満のGAを含むものは、テスト期間中にほとんど質量損失を示しませんでした。それらの機械的特性は、それらの結晶性に大きく依存しており、アニーリング後に大幅に改善されました。高NGA共重合体のうち、アニールされたPGBS90(MW 97,000 g mol-1)は、588 MPaの弾性率、30.0 MPaの引張強度、および171%の破損時の伸長を伴う優れた機械的特性を有していました。3%。この研究は、少量の低コストのジオールとジアシドをその合成に導入することにより、PGAの柔軟性を高める可能性を示しています。

Poly(glycolic acid) (PGA) is a biodegradable polymer with high gas barrier properties, mechanical strength, and heat deflection temperature. However, PGA's brittleness severely limits its application in packaging, creating a need to develop PGA-based copolymers with improved elasticity that maintain its barrier properties and hydrolytic degradability. In this work, a series of PGBAT (poly(glycolic acid-co-butylene) adipate-co-butylene terephthalate) copolymers containing 21-92% glycolic acid (nGA) with Mw values of 46,700-50,600 g mol-1 were synthesized via melt polycondensation, and the effects of altering the nGA on PGBAT's thermomechanical properties and hydrolysis rate were investigated. Poly(glycolic acid-co-butylene succinate) (PGBS) and poly(glycolic acid-co-butylene terephthalate) (PGBT) copolymers with high nGA were synthesized for comparison. DSC analysis revealed that PGBAT21 (nGA = 21%) and PGBAT92 were semicrystalline, melting between 102.8 and 163.3 °C, while PGBAT44, PGBAT86-89, PGBT80, and PGBS90 were amorphous, with Tg values from -19.0 to 23.7 °C. These high nGA copolymers showed similar rates of hydrolysis to PGA, whereas those containing <50% GA showed almost no mass loss over the testing period. Their mechanical properties were highly dependent upon their crystallinity and improved significantly after annealing. Of the high nGA copolymers, annealed PGBS90 (Mw 97,000 g mol-1) possessed excellent mechanical properties with a modulus of 588 MPa, tensile strength of 30.0 MPa, and elongation at break of 171%, a significant improvement on PGA's elongation at break of 3%. This work demonstrates the potential of enhancing PGA's flexibility by introducing minor amounts of low-cost diols and diacids into its synthesis.

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