Polykaprolakton, jeho syntéza, charakterizace a degradabilita

Abstract

Předložená diplomová práce se zabývá studiem polymerace za otevření kruhu (ROP) kaprolaktonu katalyzované pomocí nových organických a organokovových sloučenin. V teoretické části práce jsou na základě literární rešerše popsány přehledy syntetických strategií a katalytických/iniciačních systémů pro ROP laktonů. V experimentální části byla provedena série polymerací -kaprolaktonu zaměřená na studium polymeračních podmínek (poměry rozpouštědlo/monomer, katalyzátor/iniciátor, monomer/iniciátor a koncentrace monomeru) v rozmezí teplot 25-70 °C. Provedená experimentální studie byla zaměřena na katalytické prekurzory na bázi organických karbenů (tBuNCH=CHN+tBu)CH Cl- (NHC-tBu) v roztoku tetrahydrofuranu a triazolového komplexu hliníku {O,O’-[4,5-P(O)Ph2tz]-AlMe2}, Ph = fenyl, tz = triazol, (OAlMe2) v roztoku chlorbenzenu. Připravené polymery byly charakterizovány pomocí 1H NMR spektroskopie (Bruker Avance), diferenciální skenovací kalorimetrie (TA Instruments Q 2000) a gelové permeační chromatografie (Agilent Technologies 1100 series). U připraveného vzorku s Mn = 12 kg/mol, Mw/Mn = 2,5 a se stupněm krystalinity 53 % byla otestována degradabilita účinkem mikroorganismu. Polymer ve formě lisované fólie a prášku byl vystaven působení bakteriálního kmene Bacillus subtilis (BS) v minerálním a živném médiu po dobu 42 dnů. Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) a konfokální laserová rastrovací mikroskopie (CLSM) potvrdily vývoj trhlin na povrchu filmu v porovnání s nezměněným povrchem kontrolních vzorků jako následek mikrobiálního ataku. Dále bylo pozorováno rozvinutí růžového zbarvení suspenze polymeru v důsledku aktivity mikroorganismu.Presented diploma thesis deals with the study of ring-opening polymerization (ROP) of caprolactone catalyzed by novel organic and organometallic compounds. In the theoretical part of the thesis a summary of polymerization strategies and catalytic/initiators systems for ROP of polyesters is overviewed on the basis of reported background research. In experimental part a series of caprolactone polymerization runs with the view of polymerization conditions (solution/monomer ratio, catalyst/initiator ratio, monomer/initiator ratio and monomer concentration) at the temperature range of 25-70 °C was carried out. The experimental study was focused on catalytic precursors based on organic carbenes (tBuNCH=CHN+tBu)CH Cl- (NHC-tBu) in tetrahydrofuran solution and complex of aluminium{O,O’-[4,5-P(O)Ph2tz]-AlMe2} Ph = phenyl, tz = triazole, (OAlMe2) in chlorobenzene solution. Obtained polymers were precisely characterized by means of 1H NMR spectroscopy (Bruker Avance), Differential scanning calorimetry (TA Instruments Q 2000) and Gel permeation chromatography (Agilent Technologies 1100 series) methods. The microbial degradability of synthesized polymer sample having Mn = 12 kg/mol, Mw/Mn = 2.5 and crystallinity degree of 53 % was examined. The polymer in the form of melt-pressed films and powder form was bacterially aged in Bacillus subtilis (BS) strain inoculated mineral and nutrient media for 42 days. Scanning electron microscopy (SEM) and Confocal laser scanning microscopy (CLSM) confirmed the crack development on the surface of films as the consequence of microbial attack in comparison with unchanged control samples. Moreover, the pink coloration of polymer suspension was observed as the consequence of bacterial activity.