Valerolakton gyűrűnyitási reakciójának tanulmányozása, és a képződött anyagok felhasználása biobázisú poliuretánok előállításához

Study of the ring-opening reaction of valerolactone, use of the formed materials for the production of bio-based polyurethanes

Abstract

Polyurethanes are today's most popular polymers due to their excellent properties. However, their wide range of uses also means that the amount of waste from polyurethanes is considerable. Consequently, the production of bio-based or biodegradable polyurethanes has become increasingly popular. As one of the largest chemical companies in Hungary, BorsodChem feels it is important to take steps in this direction. Regarding bio-based materials, it is mainly possible to use materials of natural origin for the polyol components. In the following study, we have dealt with the viscosity of gamma-valerolactone. Our aim was to find out whether gamma-valerolactone can be used to produce diol that can be reacted with diisocyanates. The ring opening reaction of valerolactone with various amine and alcohol reactants was studied. The effect of the molar ratio of the reactants and the temperature on the reaction were investigated. The progress of each experiment was monitored by infrared spectroscopy. The resulting bio-based diols were reacted with 4,4-MDI diisocyanate. As a conclusion of the experimental results, it can be concluded that the ring opening synthesis of gamma-valerolactone can be used for the preparation of polyurethanes. We intend to continue our research in this direction.

Kivonat

 A poliuretánok napjaink legkedveltebb polimerjei kiváló tulajdonságaiknak köszönhetően. Azonban széleskörű felhasználásuk miatt a poliuretánokból származó hulladékok mennyisége is számottevő. Így egyre népszerűbbé vált a bioalapú vagy biodegradálható poliuretánok előállítása. A BorsodChem, mint Magyaroszág egyik legnagyobb vegyipari vállalata fontosnak érzi, hogy lépéseket tegyen ebbe az irányba.

A bioalapanyagok tekintetében főleg a poliol komponensek esetében van lehetőség természetes eredetű anyagokat alkalmazni. Tanulmányunkban a gamma-valerolaktonnak a viszgálatával foglalkoztunk. Célunk az volt, hogy kiderítsük, a gamma-valeolaktonból tudunk-e olyan diolt előállítani, amely diizocianátokkal reakcióba vihető. A valerolakton gyűrűnyitási reakcióját tanulmányoztuk különböző amin és alkohol reaktánsokkal. Megvizsgáltuk a reaktánsok mólarányának és a hőmérséklet hatását. Az egyes kísérletek lefutását infravörös spektroszkópiával figyeltük meg. Az így kapott bio-alapú diolokat 4,4-MDI diizocianáttal reagáltattuk. A kísérleti eredmények konklúziójaként elmondható, hogy a gamma-valerolaktonból gyűrűnyitással előállított anyagok alkalmasak lehetnek poliuretánok előállítására. Kutatásainkat ebben az irányban folytatni szeretnénk.