Page 122 - EBOOK-TRON_2018

ความสำาคัญและความเป็นมา จุดเด่น

อีกทั้งในช่วงเวลา 5 ปีที่ผ่านมา ห้องปฏิบัติการวิจัยพอลิเมอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัย • คณะผู้วิจัยสามารถสังเคราะห์ tributyltin(IV) alkoxides (nBu SnOR) โดยหมู่ R คือ CH , C H , nC H nC H
3 7
2 5
3
4 9
3
เชียงใหม่ ได้ทำาการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยามาอย่างต่อเนื่อง และประสบความสำาเร็จในการพัฒนากรรมวิธีการผลิต nC H และ nC H สามารถเตรียมได้โดยเติมสารละลาย nBu SnCl ใน toluene ลงไปในสารละลาย NaOR
8 17
6 13
3
ทิน(II) อัลคอกไซด์ ซึ่งได้คิดค้นวิธีการใหม่ในการสังเคราะห์ ทิน(II) อัลคอกไซด์ ที่สามารถละลายได้ในตัวทำาละลาย จะได้ nBu SnOR ที่บริสุทธิ์หลังจากการทำาบริสุทธิ์ด้วยการกลั่นแบบลดความดัน ซึ่ง nBu SnOR ที่ได้จะมีลักษณะเป็น
3
3
อินทรีย์บางชนิด ทั้งนี้จากที่มีรายงานมาก่อนหน้านี้พบว่าวิธีการสังเคราะห์ทิน(II) อัลคอกไซด์แบบเดิม จะให้ทิน(II) ของเหลว ใส ไม่มีสี มีความเสถียรต่อความชื้น ไม่จำาเป็นต้องเก็บภายใต้บรรยากาศ N หรือ Ar และได้ % ผลผลิต
2
อัลคอกไซด์ในรูปของแข็งและไม่สามารถละลายได้ในตัวทำาละลายอินทรีย์ใดๆ เนื่องจากผลของการรวมตัวใน สูง อยู่ในช่วง 60-78 % อีกทั้งในการสังเคราะห์ nBu SnOR นั้น ทำาได้สะดวก ไม่ต้องระวังเรื่องความชื้นมาก และ
3
ระดับโมเลกุล (solid-state molecular aggregation) ในโครงสร้าง ซึ่งจะส่งผลต่อการนำาไปใช้งาน เช่น ใช้เป็นตัวเร่ง ไม่จำาเป็นต้องสังเคราะห์ภายใต้บรรยากาศ N หรือ Ar
2
ปฏิกิริยาหรือตัวริเริ่มปฏิกิริยาในการสังเคราะห์มอนอเมอร์หรือพอลิเมอร์ อย่างไรก็ตามแม้ว่าทิน(II) อัลคอกไซด์ • คณะผู้วิจัยได้ทำาการเปรียบเทียบข้อดี-ข้อเสีย และราคาของพอลิพอลิเอปไซลอน-แคโพรแลกโทน ที่เตรียมได้จาก
จะมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาอย่างมาก แต่ก็ว่องไวอย่างมากกับความชื้น ซึ่งทำาให้ทิน(II) อัลคอกไซด์ ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ nBu Sn(OnBu):Al(OsBu) ตัวริเริ่มปฏิกิริยาเชิงเดี่ยว nBu Sn(OnBu) ตัวริเริ่มปฏิกิริยา
3
3
3
เสียสภาพได้ง่าย ซึ่งต้องการภาชนะบรรจุที่เหมาะสม และ ควบคุมสภาวะการทดลองให้เหมาะสมด้วย ด้วยเหตุนี้ เชิงเดี่ยว Al(OsBu) และตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่ใช้ทางการค้าอยู่ในปัจจุบัน เช่น stannous octoate (Sn(Oct) ) พบว่า
3
2
คณะผู้วิจัยจึงสนใจสังเคราะห์ตัวเริ่มปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพและมีความเสถียรต่อความชื้น หรือสามารถเก็บไว้ ราคาของพอลิพอลิเอปไซลอน-แคโพรแลกโทน ต่อ 1,000 กรัม ที่เตรียมได้จากระบบตัวเร่งปฏิกิริยา (Sn(Oct) )
2
ได้นานโดยไม่เสียประสิทธิภาพ nBu Sn(OnBu) nBu Sn(OnBu):Al(OsBu) และ Al(OsBu) มีราคาดังนี้ คือ 5,563 5,568 5,667 และ 5,758 บาท
3
3
3
3
ดังนั้น คณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะศึกษากระบวนการขยายสเกลการพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงของวงเอสเทอร์ ตามลำาดับ ซึ่งจะพบว่าราคาของพอลิพอลิเอปไซลอน-แคโพรแลกโทนมีราคาที่ใกล้เคียงกันมาก แสดงให้เห็นว่าระบบ
(เช่น แลกไทด์ และ/หรือ แอปไซลอน-แคโพรแลคโทน เป็นต้น) โดยใช้ระบบตัวริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิล ตัวริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ nBu Sn(OnBu):Al(OsBu) นี้ สามารถใช้เตรียมพอลิพอลิเอปไซลอน-แคโพรแลกโทนได้
3
3
4 ¯
¯
ทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค-บิวทอกไซด์ เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสม เช่น ปริมาณตัวริเริ่มปฏิกิริยา ดี อีกทั้งยังให้ M สูงสุด เท่ากับ 4.0×10 M สูงสุด เท่ากับ 6.5×10 มีค่า PDI เท่ากับ 1.65 และมี % ผลผลิต
4
w
n
อุณหภูมิ และเวลา เป็นต้น เพื่อควบคุมการผลิต “พอลิเมอร์” ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้ในระดับภาคสนาม เท่ากับ 92.5 % โดยที่มีค่า PDI ของพอลิเมอร์ที่แคบกว่าการเตรียมโดยใช้ตัวริเริ่มอื่น
เป้าหมายหลักคือ มีเทคโนโลยีการผลิตเป็นของประเทศไทยเองและสามารถผลิตและจำาหน่ายได้ในประเทศ

วัตถุประสงค์

วัตถุประสงค์หลักคือ เพื่อพัฒนาระบบตัวริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ระหว่างไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม

ไตร-เซค-บิวทอกไซด์ (nBu3Sn(OnBu)/Al(O-sec-Bu) ) ที่มีประสิทธิภาพสูงและเสถียรภาพสูงสำาหรับทางเลือกใหม่
3
ในการสังเคราะห์ พอลิ(เอปไซลอน-แคโพรแลกโทน) และ พอลิแลกไทด์ มีรายละเอียดดังนี้คือ

1. สังเคราะห์และยืนยันโครงสร้างทางเคมีของตัวริเริ่มไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์
2. ศึกษาการใช้ระบบตัวริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค-บิวทอกไซด์

เป็นตัวริเริ่มปฏิกิริยาการพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวง (ROP) ของ เอปไซลอน-แคโพรแลกโทน และ/หรือ แลกไทด์

โดยคาดหวังว่าระบบตัวริเริ่มนี้จะสามารถควบคุมน้ำาหนักโมเลกุลได้ดียิ่งขึ้น และสามารถสังเคราะห์

พอลิ(เอปไซลอน-แคโพรแลกโทน) และ/หรือ พอลิ(แอล-แลกไทด์) ที่มีเปอร์เซ็นต์ผลผลิตสูง ความบริสุทธิ์
ได้น้ำาหนักโมเลกุล (Mw) ประมาณ 100,000 และมีค่า PDI อยู่ในช่วง 1.5-2.0

3. ศึกษาจลนพลศาสตร์ของการพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงของ เอปไซลอน-แคโพรแลกโทน โดยใช้ระบบตัวเร่ง

ปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค-บิวทอกไซด์ โดยเทคนิค Differential

Scanning Calorimetry (DSC) และใช้ทฤษฎีโดยการจำาลองโมเลกุลด้วยคอมพิวเตอร์ ระเบียบวิธี density
functional theory (B3LYP) ในการคำานวณทางเคมีควอนตัมและทฤษฎีทรานซิชันสเตทและเปรียบเทียบกับผล การนำาผลงานวิจัยไปใช้ประโยชน์

ที่ได้กับการทดลองจริง

4. เปรียบเทียบข้อดี-ข้อเสียของระบบตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค- 1. สามารถใช้ระบบริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค-บิวทอกไซด์เพื่อเป็นทางเลือกใหม่ในการ

บิวทอกไซด์ กับตัวริเริ่มปฏิกิริยาเชิงเดี่ยวไตรบิวทิลทิน(IV) บิวทอกไซด์ และตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่ใช้ทางการค้า สังเคราะห์พอลิเอสเทอร์จากวงเอสเทอร์ ซึ่งตัวริเริ่มปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถที่จะสังเคราะห์ได้ง่ายและสะดวก มีประสิทธิภาพสูง และมี
อยู่ในปัจจุบัน เช่น stannous octoate (Sn(Oct) ) ความเสถียรในการเก็บไว้ใช้งานได้นาน โดยที่ประสิทธิภาพของตัวริเริ่มไม่ได้ลดลง
2
2. สามารถสังเคราะห์พอลิ(เอปไซลอน-แคโพรแลกโทน) และ/หรือ พอลิ(แอล-แลกไทด์) โดยใช้ระบบตัวริเริ่มปฏิกิริยาคู่ตัวใหม่ไตรบิวทิลทิน

(IV) บิวทอกไซด์/อะลูมิเนียม ไตร-เซค-บิวทอกไซด์ ให้ได้เปอร์เซ็นต์ผลผลิตสูง สามารถควบคุมน้ำาหนักโมเลกุลได้ดี ควบคุมน้ำาหนักโมเลกุล
ได้ ได้พอลิเมอร์ที่มีน้ำาหนักโมเลกุล (M ) ประมาณ 64,000 และมีค่า PDI อยู่ในช่วง 1.5-2.0 ซึ่งเป็นทางเลือกใหม่ในการสังเคราะห์พอลิ
w
เอสเทอร์ และสามารถนำาไปใช้งานได้ในอุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพ ซึ่งต้องนำาไปทดสอบในสเกลการผลิตขนาดใหญ่ต่อไป

มหกรรมง�นวิจัยแห่งช�ติ 2561 | 122 123 | Thailand Research Expo 2018