Sposób wytwarzania żywic epoksydowych na bazie sacharydów i ich pochodnych acetalowych

Zespół:

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób syntezy żywic stanowiących prepolimer. Znajduje ona alternatywę w każdej dziedzinie, gdzie powszechnie stosowane są żywice epoksydowe czyli w procesie powlekania, spoinowania, klejenia wyrobów wymagających doskonałej jakości, wytrzymałości, niskiej wagi takich jak: elementy bolidów F!, elementy samolotów Boeing, ramy wyczynowych rowerów, profesjonalne deski surfingowe, jachty, ale również produkowanych masowo, mniej wytrzymałych jak: wanny, duże zbiorniki wodne, zjeżdżalnie, meble itp.

Synteza opracowana jest dla związków zawierających ugrupowanie hydroksylowe, w szczególności dla disacharydów jak i polisacharydów. Dokonanie badawcze pozwala na prowadzanie syntezy w temperaturze pokojowej wykorzystując aparaturowo jedynie mieszalnik. Głównym mediów (rozpuszczalnikiem) jest woda, tym samym nie wykorzystuje się rozpuszczalników organicznych i substancji ropopochodnych. Synteza nie pozostawia uporczywych substancji odpadowych. Otrzymuje się żywiczne produkty, n-podstawione (n = 1-4), które wypadają z układu reakcyjnego podczas procesu. Wydajności procesu dochodzą do 90%. Typowa synteza prowadzona jest w temperaturze podwyższonej (od 40 do 90 stopni C) z ciągłym mieszaniem i jednoczesnym wkraplaniem 40%roztworu NaOH lub prowadzona jest w 40% roztworze NaOH z jednoczesnym wkraplaniem epichlorohydryny (EPI). Przejście z dotychczas stosowanej technologii nie wymaga dużych nakładów finansowych. Produkcja może być prowadzona w trybie okresowym. Sterowanie procesem jest łatwiejsze od tradycyjnej metody, ze względu na mniej zmiennych do sterowania. Rozdział produktów syntezy jest łatwiejszy. Otrzymane związki są całkowicie degradowane przez kompostowanie.

Synteza pozwala na otrzymanie żywic na bazie związków cukrowych, które mogą mieć zastosowanie jako alternatywa dla handlowych żywic epoksydowych opartych o różnego rodzaju bisfenolów zwłaszcza toksycznego bisfenoluA (BPA). Ponadto żywice epoksydowe oparte o BPA, zwłaszcza eter diglicydylowy BPA, są czynnikiem silnie alergizującym, głównie dla osób biorących bezpośredni udział w czasie jego syntezy.

Rozwiązanie jest w fazie badawczej. Dla każdego cukru konieczne jest dopasowanie zmiennych, określających otrzymany materiał względem danego parametru. Dla konkretnego związku należy dobrać konkretne stosunki reagentów w układzie, co nie jest wypróbowane na dużą skalę, dotychczas tylko skala laboratoryjna. Najważniejszą istotą dla tego problemu jest określenie konkretnego działu, w którym znalazłby się producent i odbiorca. Praca nad doborem określonych parametrów i właściwości otrzymanego materiału, nie stanowiłaby dużego problemu.

Korzyści z zastosowania wynalazku

- Nie wymaga stosowania wysokich temperatur, a reagenty do niej wykorzystywane są powszechnie stosowane i tanie
- Polimer z nich otrzymany jest degradowany i nietoksyczny.
- Niskoenergetyczny proces syntezy – sposób ten nie wymaga ogrzania reaktora.
- Otrzymane związki przy jednej technologii otrzymywania dają alternatywne spektrum dla żywic epoksydowych opartych o pochodne aromatyczne takich jak bis-fenol A.
- Żywice tego typu mają charakter hydrofilowo-hydrofobowy są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i w polarnych jak DMSO, DMF. Nie są natomiast rozpuszczalne w wodzie.
- Technologia nie wytwarza szkodliwych produktów odpadowych.
- Żywice posiadają jasnożółty odcień i mogą być znaczącą i tańszą alternatywą dla tworzyw kompozytowych (spoiwo oparte jest o toksyczne pochodne fenolu).
- Łatwa modyfikacja właściwości fizykochemicznych – opiera się na powszechnie wykorzystywanych związkach cukrowych w przemyśle spożywczym.
- Technologia produkcji pozostaje ta sama przy różnych związkach cukrowych.

Potencjał komercjalizacyjny

Możliwe zastosowanie komercyjne wynalazku:
- Medycyna, syntezy leków, matryc (osnów) polimerowych do kontrolowanego uwalniania leków, cukrowych materiałów hydrożelowych (np. żele do EKG).
- Synteza proszkowych powłok ochronnych w procesie powlekania, spoinowania wyrobów wymagających doskonałej jakości, wytrzymałości, niskiej wagi takich jak: elementy bolidów F1, elementy samolotów Boeing, ramy wyczynowych rowerów, profesjonalne deski surfingowe, jachty, ale również wyrobów produkowanych masowo, mniej wytrzymałych jak: wanny, duże zbiorniki wodne, zjeżdżalnie, meble itp.
- Synteza klejów do kompozytów drewnianych takich jak: sklejka, płyta paździerzowa lub pilśniowa
- Synteza dodatków do farb i lakierów oraz laminatów.
- Synteza cukrowych żywic epoksydowych, jako biodegradowalnych dodatków do żywic epoksydowych lub poliestrowych
- Degradowalne plastyfikatory i spoiwa dla produkcji materiałów opałowych.
- Regulatory kompostowalności tworzyw okrywowych w agrobiorolnictwie.