Příprava biodegradovatelných polyesterů a polykarbonátů \nl{}pomocí biologicky akceptovatelných katalyzátorů a jejich \nl{}aplikace v potravinářském průmyslu

Ing. Jitka Klikarová

Bakalářská práce

Synthesis of polyesters and polycarbonates using bioacceptable catalysts and its applications in food industry

Anotace:

V rámci této bakalářské práce byla provedena rešerše zabývající se přípravou biodegradovatelných polymerů a jejich aplikací nejen v potravinářském průmyslu. V praktické části byly připraveny 3 hořečnaté a zinečnaté katalyzátory s amino/amidickými a enaminonovými ligandy, a tyto byly použity pro tzv. ring opening polymerace .-kaprolaktonu, trimethylen-karbonátu a laktidů. Bylo provedeno cca 30 reakcí, které vedly, nebo alespoň měly řízeně vést na polymery o co možná nejužší distribucí molekulových vah. Připravené polymery byly charakterizovány pomocí 1H a 13C NMR spektroskopie v roztocích a pomocí gelové permeační chromatografie, popřípadě GPC-MALS. Použité katalyzátory iniciovaly polymerace cyklických monomerů už za mírných podmínek, v některých případech bylo dosaženo relativně vysokých (maximum 370 000 Da). Některé z připravených polymerů vykazují akceptovatelnou distribuci molekulových hmotností, což svědčí o dobrém řízení reakcí pomocí použitých katalyzátorů. Dále byly učiněny pokusy o přípravu dvou a tříkomponentních kopolymerů, kde při kopolymeraci .-kaprolaktonu a L- laktidu vznikla sloučenina s doménami typu CL-CL-LA a LA-LA-CL resp. LA-CL-LA, při kopolymeraci .-kaprolaktonu a trimethylen-karbonátu došlo ke vzniku sloučeniny s doménami CL-TMC a TMC-TMC a při kopolymeraci tří monomerů dohromady vznikla statistická směs všech tří stavebních bloků. Struktura těchto polymerů byla studována pomocí 13C NMR spektroskopie.

Abstract:

This Bachelor work deals with the preparation of biodegradable polymers and its applications not only in the food industry. Three magnesium and zinc catalysts containing an amino/amido or enaminone ligands have been prepared, and these compounds were used as catalysts for the ring opening polymerization of .-caprolactone, trimethylene carbonate and lactides. About thirty different reactions that lead, or at least should lead, to biodegradable polymers having the narrowest possible distribution of molecular weights were performed. The prepared polymers were characterized by 1H and 13C NMR spectroscopy in solution, and by gel permeation chromatography or GPC-MALS. Selected catalysts initiated polymerization of cyclic monomers already under mild conditions. In some cases, relatively high (maximum 370 000 Da) were achieved. Some of the polymers exhibit an acceptable molecular weight distribution, which indicate good control of reaction using the catalysts. Next experiments focused on preparation of di- or triblock copolymers, where the copolymerization of .- caprolactone and L-lactide gives a compound with domains CL-CL-LA, LA-LA-CL and LACL- LA, respectively, the copolymerization of .-caprolactone and trimethylene carbonate gives a compound with domains CL-TMC and TMC-TMC and the copolymerization of all three monomers together led to a mixture of the three building blocks with low molecular weights, were prepared. The structure of all these polymers was studied by using 13C NMR spectroscopy techniques.

Klíčová slova

biodegradace, polymerace, katalyzátor, trimethylen-karbonát, laktid, kaprolakton, zinek, hořčík

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 6. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 8. 2014
• Vedoucí: prof. Ing. Aleš Růžička, Ph.D.

Univerzita Pardubice

Fakulta chemicko-technologická

Bakalářský studijní program / obor:
Chemie a technologie potravin / Hodnocení a analýza potravin