ISSN:
0003-3146
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
Poly-α-aminoacid-fibers are protein like. Therefore their behaviour is like the naturally protein fibers silk and wool in some respect.Poly-α-aminoacids are made by thermic or ion-initiated polymerization of the corres- ponding Leuchs anhydrides (N-carboxyanhydrides). Fibers from the polymers are made by wet spinning. In general only from the pure D- or L-form of the aminoacids fiber forming polymers are obtained. Spinnability and the behaviour of the fibers are determined by the conformation of the polymer molecules. For instance the silk like character of Poly-L-alanine is attributed to the/?-pleated sheet conformation, the wool like behaviour of Poly-L-leucine is connected with the α-helical conformation of the Poly-L-leucine molecules.Because of the fact that film-forming ability is essential for spinnability not only fibers but also films are obtained from all these polymers. Moreover, Poly-α-aminoacids with no spannability due to long side-chains with strong interactions may have film forming ability.Besides the interest in producing fibers for textile use, they are also valuable as model substances for physico-chemical investigations on the stabilisation of the conformation by intermolecular forces and steric factors.In the case of Poly-L-alanine the tenacity is somewhat higher and the elongation lower as in the case of bombyx mori silk due to the lack of bulky side-chains being responsible for non-periodic conformations. On the contrary to silk Poty-L-alanine fibers undergo no contraction in LiBr-solutions between 5,4-7.2 mole/l and are absolutely insoluble at higher concentrations up to the boiling point.According to DTA-measurements the temperature of decomposition of Poly-L-alanine is remarkable higher (350°C) than that of silk (280°C).The important role of conformation and side chains for physical and textile behaviour results from the fact that the elongation of the wooly, α-helical Poly-L-leucine is about six times higher than that of Poly-L-alanine in the pleated-sheet conformation.Ionic side-chains like carboxylic groups in Poly-L-glutamic acid influence the physico- chemical behaviour of the fibers drastically. They are pretty soluble in moderate concen- trated electrolyte solutions and show supercontraction like behaviour in neutral and week alkaline solutions of cationactive detergents. As postulated sometimes ago ionic interaction between detergent-ions and ionic sidechains are necessary for this phenomenon. Furthermore the heat stability of Poly-L-glutamic acid fibers are comparable low in respect to Poly-L-alanine and Poly-L-leucinc fibers.As a consequence of the protein-like character of Poly-L-amino acid fibers and films they underlie biological degradation by proteolytic enzymes. For instance copolymers of L-alanine and L-lysine could be degradated by tryptic digestion.
Notes:
Fasern aus Poly-ß-aminosäuren haben aufgrund ihres proteinartigen Charakters ein physiologisches Verhalten, d. h., es handelt sich um körperähnliche Substanzen mit einem gegenüber den Naturfasern vergleichbaren Wasseraufnahmevermögen; sie sind biologisch abbaubar und brennen, ohne zu schmelzen.Die Poly-α-aminosäuren werden durch thermische oder ionisch initiierte Polymerisation entsprechenden Leuchsschen Anhydride dargestellt und nach dem Naßspinnverfahren zu Fasern verarbeitet. Es müssen im allgemeinen sterisch einheitliche Monomere verwendet werden, um brauchbare Fasern zu erhalten. Dadurch sind die Herstellungskosten noch recht hoch. Spinnverhalten und Fasereigenschaften werden durch die Molekülkonformation entscheidend beeinflußt. Für den seidenartigen Charakter z. B. von Poly-L-alanin ist das Vorliegen der Molekeln in β-Faltblattstruktur notwendig, für den wollartigen Charakter des Poly-L-leucins die β-helicale Konformation. Da die Folienbildung eine notwendige, jedoch nicht hinreichende Voraussetzung der Faserbildung ist, lassen sich nicht nur aus den faserbildenden Poly-β-aminosäuren, sondern auch aus anderen Folien darstellen.Außer dem Interesse, das den Poly-α-aminosäuren als Material für die kommerzielle Darstellung von Fasern und Folien zukommt, haben sie eine erhebliche Bedeutung als Modellsubstanzen für physikalisch-chemische Untersuchungen der an der Stabilisierung der Konformation beteiligten zwischenmolekularen Wechselwirkungen und sterischen Faktoren.Beim Poly-L-alanin wird infolge des Fehlens ins Gewicht fallender Bereiche mit nichtperiodischer Konformation eine geringere Bruchdehnung als bei Bombyx mori-Seide beobachtet. Auch tritt in konzentrierten Elektrolytlösungen (z. B. LiBr-Lösungen zwischen 5,4 und 7,2 Mol/l) keine Kontraktion der Fasern ein, und sie lösen sich bei höheren Konzentrationen im Unterschied zur Seide nicht auf. Nach DTA-Messungen liegt die Zersetzungstemperatur des Poly-L-alanins mit 350°C deutlich höher als die der Seide mit ca. 280°C.Die Bedeutung der Molekülkonformation und der Seitenketten für die physikalischen und textilen Eigenschaften ergibt sich u.a. daraus, daß die wollartige α-helicale Form des Poly-L-leucins mit 55% eine um das 6fache höhere Bruchdehnung als das Poly-L-alanin in β-Konformation hat,jedoch mit 0,6g/d nur etwa 12-13 von der Reißfestigkeit.Noch deutlicher wird verständlicherweise die Beeinflussung der Fasereigenschaften beim Vorliegen ionogener Seitengruppen, wie im Fall der Poly-L-glutaminäure. Diese Fasern lösen sich nicht nur sehr leicht in verschiedenen konzentrierten Elektrölytlosungen auf, sondern zeigen auch in neutralen bis schwach alkalischen kationaktiven Tensidlösun- gen ein superkontraktionsartiges Verhalten. Voraussetzung hierfür ist offensichtlich eine Ionenbeziehung wischen Tensidionen und ionisierten Seitengruppen.Auch die thermische Stabilität der Poly-L-glutaminsäurefasern rnit 245°C (näch DTA- Messungen) ist sehr vie1 geringer als die der Fasern mit apolaren Seitenketten.Proteolytische Fermente bauen die Poly-α-aminosäuren, wie gezeigt werden konntä, recht gut ab, so daß diese Polymeren einen sehr umweltfreundlichen Charakter besitzen.
Additional Material:
4 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/apmc.1974.050400124
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