Sesja prezentacji Wydziału Chemicznego

Transkrypt

1 Sesja prezentacji Wydziału Chemicznego

2 Spotkania z Przemysłem, 8 marca 2018 Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej Centrum Zarządzania Innowacjami i Transferem Technologii Sesja prezentacji Wydziału Chemicznego Badania na rzecz przemysłu prowadzone w Katedrze Chemii i Technologii Polimerów Dr hab. inż. Paweł Parzuchowski, prof. PW Katedra Chemii i Technologii Polimerów Patronat honorowy Sponsorzy

3 Plan wystąpienia 1. Dotychczasowe efekty współpracy z partnerami przemysłowymi 2. Realizowane prace badawcze 3. ferta współpracy

4 Wdrożenia przemysłowe oraz zlecenia realizowane na rzecz Partnerów przemysłowych Wdrożenia BALTN - Mikrosfery do embolizacji, 2014 Basell rlen Polyolefins - Modernizacja węzła neutralizacji odpadowego TEAL, 2013 Zlecenia Scientific Design Incorporation - Założenia do technologii wytwarzania glikolu etylenowego i węglanu dimetylu ( ) - Analiza składu strumieni technologicznych i zagrożeń korozyjnych w 2 pracujących instalacjach (2014) BALTN - pracowanie polimeru dla zastosowań biowszczepiennych (2016-) Rhodia - pracowanie testu i analiza aktywności inhibitorów polimeryzacji rodnikowej (2003) BASF - Testowanie nowych katalizatorów aminowych do elastycznych PUR oraz modyfikatorów nienasyconych żywic poliestrowych (2015-) Hutchinson S.A. - Technologia wytwarzania przezroczystych elektrod polimerowych (2015) Zakłady Azotowe Puławy S.A. - pracowanie syntezy oligowęglanodioli na bazie C 2, tlenku propylenu i 1,6-heksanodiolu do wytwarzania elastomerów i dyspersji poliuretanowych (2014) YLIA Badania w zakresie filamentów do druku 3D FDM ( ) Mniejsze zlecenia Grupa CIECH S.A. - pracowanie koncepcji rozwoju sektora żywic polimerowych (2009) Finish-A - Analiza materiału i opracowanie zamiennika do wytwarzania kubka rotametru (2015) PREMIX Sp z o.o. mieszanki cementowe (2015) MARCAT Sp z o.o. termoformowane opakowania PET (2015-) GREINER PACKAGING Sp z o.o.; Celon Pharma S.A. analiza tworzyw i dobór surowców (2015)

5 (Z)Realizowane projekty o charakterze technologicznym PIG Margen Materiały opakowaniowe nowej generacji z tworzywa polimerowego ulegającego recyklingowi organicznemu PLN PIG Biopol Technologia otrzymywania biodegradowalnych poliestrów z wykorzystaniem surowców odnawialnych PLN PBS Lacman Technologia wytwarzania laktydów z kwasu mlekowego PLN PIG Aeronet Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym PLN SYNChem CARBPUR Technologia innowacyjnych jednoskładnikowych reaktywnych klejów poliuretanowych I miejsce w konkursie - Etap realizacji Przetwórstwo PLA (wytłaczanie, termoformowanie) Synteza biodegradowalnych kopoliwęglanoestrodioli Biodegradowalne blendy PLA Wzmacnianie, poprawa udarności, uelastycznianie PLA Technologia syntezy PLA i kopolimerów Synteza PLA o różnej topologii (liniowe, rozgałęzione) Synteza kopolimerów blokowych z segmentami PLA Synteza biodegradowalnych kopolimerów ze źródeł odnawialnych Technologia syntezy laktydu Synteza żywic kondensacyjnych PLA Synteza monomerów heterocyklicznych Przetwórstwo polimerów laktydu (wtrysk) Technologia otrzymywania kompozytów epoksydowych o zmniejszonej palności Synteza nanonapełniaczy hybrydowych na bazie estrów kwasu fosforowego(v) Know-how w obszarze syntezy homogenicznych nanokompozytów epoksydowych Technologia produkcji klejów PUR Surowce i półprodukty z recyklingu oraz bazujące na C 2 spoiny o dobrych właściwościach mechanicznych i wysokiej odporności na czynniki atmosferyczne nowy typ oligomeroli zawierających grupy węglanowe

6 Technologia syntezy i przetwórstwa (ko)polimerów kwasu mlekowego uprawa roślin fotosynteza skrobia glukoza kwas mlekowy z fermentacji H H HC H CH3 H CH oligomery kwasu mlekowego Projekt PBS 2 LACMAN Laktyd (diastereoizomery) kompost inne (bio)polimery addytywy C 2, H 2, biomasa Projekt PIG MARGEN Przetwórstwo i modyfikacja PLA (wyroby opakowaniowe) Projekt PIG BIPL Polilaktyd (PLA) n odpady Homopolimery LA o różnej taktyczności Statystyczne kopolimery LA Blokowe kopolimery LA Rozgałęzione polimery LA Stereokompleksy D-/L-PLA LA i PLA z SSP

7 Technologie bazujące na dwutlenku węgla ksiran Diol ligowęglanodiol C 2 H CH 2 n C CH 2 n H m Cykliczny węglan n= 3, 4, 5, 6, 10, 12 H PET H H 40 lat wzrost o 50 ppm PET, poliestry Węglan dimetylu H CH 2 n C C ligo(węglano-estro)diol p CH 2 n C m CH 2 n H n= 3, 4, 5, 6, 10, 12 Poliuretany

8 Technologie bazujące na dwutlenku węgla rganiczne węglany alifatyczne Rozpuszczalniki i reagenty w technologiach otrzymywania tworzyw poliwęglanowych - źródło wiązań węglanowych do otrzymywania alifatycznych poliwęglanów eliminacja fosgenu; możliwość jednoczesnej produkcji węglanu dimetylu i glikolu etylenowego ligowęglanodiole ligo(węglano-estro)diole Surowce do produkcji poliuretanów otrzymywane z pochodnych kwasu węglowego i dioli oligomery z terminalnymi grupami hydroksylowymi, ciała stałe o niskich temperaturach topnienia lub ciecze (otrzymane z wykorzystaniem więcej niż jednego diolu) o średnich masach molowych od500 do ok g/mol. Poli(węglano-uretany) Poli(węglano-estro-uretany) dporność na hydrolizę dporność na utlenianie dporność na ścieranie Bezbarwność Bardzo dobre właściwości mechaniczne Biozgodność Pamięć kształtu Przemysł medyczny - wysoka biozgodność i wytrzymałość mechaniczna, odporność na warunki utleniające i hydrolizę Przemysł farb i lakierów - bardzo dobra odporność na działanie UV i odporność na hydrolizę, bardzo dobra odporność na ścieranie (wewnętrzne pokrycia rurociągów) Kleje i uszczelniacze - Bardzo dobra adhezja do różnych powierzchni Polimery z pamięcią kształtu - obecnie brak komercyjnych produktów. Potencjalnie: samonaprawialne karoserie i produkty powszechnego użytku, przemysł medyczny (biozgodne klamry samozaciskowe, samozawiązywalne nici chirurgiczne itp.,) Kształt tymczasowy 7 sekund Kształt podstawowy

9 Technologie bazujące na dwutlenku węgla i glicerolu Węglan glicerolu Nietoksyczny rozpuszczalnik i zielony analog glicydolu prosty w syntezie z tanich i łatwo dostępnych surowców Hiperrozgałęzione poliole na bazie węglanu glicerolu ligomeryczne poliglicerole otrzymywane na drodze polimeryzacji węglanu glicerolu połączonej z dekarboksylacją możliwość otrzymywania z odpadowego glicerolu bez konieczności jego oczyszczania produkty ciekłe o obniżonej w stosunku do liniowych analogów lepkości możliwość stosowania do produkcji pianek poliuretanowych H H H H H H H H H H H H 3 C H H Glicydol Hiperrozgałęzione modyfikatory udarności do żywic epoksydowych Modyfikatory charakteryzujące się obecnością wielu cyklicznych węglanowych grup funkcyjnych umożliwiających wbudowanie w sieć polimerową żywicy na szkielecie poliglicerolowym Wypełnienia zębowe Hiperrozgałęzione żywice metakrylanowo-uretanowe do zastosowań stomatologicznych hiperrozgałęzione analogi bis-gma obniżony skurcz polimeryzacyjny obniżona inhibicja tlenowa (szybsze utwardzanie) separacja faz występująca podczas utwardzania prowadzi do utworzenia mikrodomen zdolnych do absorpcji energii wzrost udarności materiału o ponad 100% (do ok. 30 kj/m 2 ) dwukrotny wzrost wytrzymałości żywicy na rozciąganie (do ok. 70 MPa) H H H H H

10 Inne projekty badawcze realizowane w KChiTP Koniugaty API z matrycą kopolimerową pracowano metodę wytwarzania koniugatów kopolimerowych o dużym załadunku kamptotecyny i długim czasie uwalniania z przeznaczeniem do aplikacji jako płytki biowszczepienne. Systemy o dużym załadunku API, o średnim i długim czasie uwalniania (zazwyczaj 0 rzędu) Kamptotecyna (CPT) i jej pochodne stanowią ważną klasę związków przeciwnowotworowych

11 Spotkania z Przemysłem, 8 marca 2018, Sesja prezentacji Wydziału Chemicznego Nowe materiały polimerowe nanokompozyty polimerowe samoorganizacja składników nieorganicznych i organicznych lateksy ciekłe żywice polimerowe (poliestry, epoksydy) poliolefiny (PE, PP) biodegradowalne termoplasty (PLA) Typ 2D Typ 1D polimer hybrydowy (nanonapełniacz) % 3% 6% zawartość nanonapełniacza klasyczny kompozyt transparentne kompozyty epoksyd/nanonapełniacz UPER +41% zawartość napełniaczy: 3% % SPECYFICZNE WŁ. UŻYTKWE +13% 28 WŁ. MECHANICZNE +36% Indeks tlenowy UNIEPALNIANIE Rm (MPa) sole estrów kwasu fosforowego(v) karboksylany metali

12 Membrany polimerowe (elektrolity) do urządzeń magazynujących energię dnawialne źródła energii Elektromobilność nowe typy bezpiecznych elektrolitów transportujących Li + akumulatory litowopolimerowe; akumulatory litowe ciecze jonowe elektrolit polimerowy anoda katoda izolator kolektor nowe matryce polimerowe R C Al X - + Li + Li + X - dodatki do elektrolitów nanokompozytowe membrany polimerowe nowe sole litowe i sodowe Al + Li X Al Li + Li X Al Li t + = X X

13 ferta wspólnych badań z Partnerami przemysłowymi Surowce odnawialne w syntezie tworzyw polimerowych C 2 gliceryna kwas mlekowy skrobia oleje roślinne Hybrydowe materiały polimerowe środki uniepalniające nanonapełniacze Materiały biodegradowalne biomedyczne: implanty, stenty, nośniki leków dla potrzeb uprawy roślin: otoczkowanie nawozów i ziaren opakowania w tym termoplastyczne folie

14 Wspólne projekty - potencjał aparaturowy 1. Synteza (polimerów, monomerów) Szklany reaktor automatyczny, 2 L (IKA) Stalowy reaktor automatyczny do procesów ciśnieniowych, 100 ml (PARR) Zestaw reakcyjno-destylacyjny do procesów polikondensacji 5 L (szkło) + 2L (stal) 2. Przetwórstwo polimerów Wytłaczarka laboratoryjna MiniLab II (Thermo) Termoformierka próżniowa pozytywowa Wtryskarka ślimakowa ALL RUNDER 170 S (Arburg) Drukarka 3D w technologii FDM 3. Badania polimerów Maszyna wytrzymałościowa (Instron) Aparat do oznaczeń wskaźnika tlenowego (I) Chromatograf żelowy z 4 detekt. (analiza rozgałęzień i kopolimerów) (Malvern) Spektrometr masowy MALDI ToF (Bruker) Stanowisko do badania (bio)degradacji w środowisku wodnym znaczanie wielkości cząstek w dyspersjach, ZetaSizer (Malvern)

15 Efekty projektów infrastruktura badawcza (ułamkowo-techn.) Instalacja do syntezy i polimeryzacji monomerów heterocyklicznych oraz syntezy żywic kondensacyjnych Synteza (przykłady) Przetwórstwo tworzyw sztucznych Wytłaczarka laboratoryjna MiniLab II Termoformierka próżniowa Wtryskarka hydrauliczna ARBURG ALLRUNDER 170S

16 Pracownicy zaangażowani w realizację prezentowanych badań (KChiTP) Prof. dr hab. inż. Zbigniew Florjańczyk e: evala@ch.pw.edu.pl, tel.: Prof. dr hab. inż. Gabriel Rokicki e: gabro@ch.pw.edu.pl, tel.: Dr hab. inż. Ewa Zygadło-Monikowska, prof. PW e: ewazyga@ch.pw.edu.pl, tel.: Dr hab. inż. Paweł Parzuchowski, prof. PW e: pparzuch@ch.pw.edu.pl, tel.: Dr inż. Andrzej Plichta e: aplichta@ch.pw.edu.pl, tel.: Dr inż. Maciej Dębowski e: debowski@ch.pw.edu.pl, tel.: Przy realizacji projektów współpraca z jednostkami Wydziału Chemicznego i Politechniki Warszawskiej: Laboratorium Procesów Technologicznych Katedra Technologii Chemicznej Katedra Ciała Stałego i Chemii Nieorganicznej Wydział Inżynierii Materiałowej Przy realizacji projektów współpraca z Wydziałami Uczelni i Instytutami Badawczymi: CBMM PAN Łódź, IBWCh Łódź, IMPIB Toruń, CMPW PAN Zabrze, WUM Warszawa, IChP Warszawa, CBR Warszawa, PRz Rzeszów, INS Puławy, PWr Wrocław, ZUT Szczecin,.