Polylaktidi

Polyylimaitohappo ( PLA , PLA ) on biohajoava , bioyhteensopiva , termoplastinen , alifaattinen polyesteri , jonka monomeeri on maitohappo . Tuotannon raaka-aineina ovat vuosittain uusiutuvat luonnonvarat , kuten maissi ja sokeriruoko . Sitä käytetään lyhyen käyttöiän omaavien tuotteiden valmistukseen (elintarvikepakkaukset, kertakäyttöastiat, pussit, erilaiset astiat) sekä lääketieteessä, kirurgisten lankojen ja tappien valmistukseen (yleensä tämä materiaali läpäisee erityisen lääketieteellisen todistuksen).

Synteesi

On olemassa kaksi tapaa syntetisoida polylaktidia: maitohappopolykondensaatio ja laktidipolymerointi . Niiden yhdistelmää käytetään teollisuudessa. Maitohapon polykondensaatiolla voidaan saada vain pienimolekyylipainoista polylaktidia, koska prosessissa vapautuu sivutuotetta - vettä, jota on vaikea poistaa reaktiosta ja siksi kasvava polymeeriketju tuhoutuu. Tuloksena oleva pienimolekyylipainoinen polylaktidi depolymeroidaan maitohappodimeeriksi, laktidiksi . Saatu laktidi polymeroidaan korkeassa lämpötilassa lisäämällä tinaoktanoaattikatalyyttiä , jolloin saadaan korkean molekyylipainon omaava polylaktidi.

Ominaisuudet ja rakenne

Sekä maitohapolla että laktidilla on optista aktiivisuutta , toisin sanoen ne esiintyvät kahtena L- ja D - stereoisomeerinä , jotka ovat toistensa peilikuvia. Vaihtelemalla näiden muotojen suhteellista pitoisuutta polylaktidissa on mahdollista säätää tuloksena olevan polymeerin ominaisuuksia sekä saada erilaisia ​​polylaktidimateriaaliluokkia. 100 % L-laktidipolylaktidilla ( L-PLA ) on korkea stereosäännöllisyys, mikä antaa sille kiteisyyttä . L-PLA:n lasittumislämpötila : 54–58 ° C [2] , sulamispiste 170–180 °C, 100 % amorfisen PLA:n lämpökapasiteetin hyppy 0,54 J/(g K) . Käyttämällä laktidin D- ja L-muotojen seosta polymeroinnin aikana saadaan amorfista polylaktidia ( L,D-PLA ), jonka lasittumislämpötila on 50-53 °C [3] , sulamista ei tapahdu, koska ei ole kidefaasi .
Korkein sulamispiste on stereokompleksilla, joka koostuu puhtaasta L-PLA:sta ja puhtaasta D-PLA:sta. Nämä kaksi ketjua kietoutuvat toisiinsa, ja niiden väliset lisävuorovaikutukset johtavat sulamispisteen nousuun (jopa 220 °C).

Fysikaaliset ominaisuudet

Sovellukset

Polylaktidi täyttää kestävän kehityksen käsitteen , koska uusiutuvia luonnonvaroja käytetään vuosittain sen synteesiin. Polylaktidipakkaustuotteet ovat ympäristöystävällinen vaihtoehto perinteisille ei-biohajoaville pakkauksille, jotka perustuvat kemiallisesti kestäviin polymeereihin .

Polylaktidia käytetään ympäristöystävällisten biohajoavien pakkausten, kertakäyttöastioiden [5] ja henkilökohtaisen hygienian tuotteiden valmistukseen. Suuret vähittäiskauppaketjut, kuten Wal-Mart Stores ja Kmart , käyttävät biohajoavia polylaktidipusseja .

Biologisen yhteensopivuutensa vuoksi polylaktidia käytetään laajalti lääketieteessä : kirurgisten ompeleiden ja neulan valmistukseen sekä lääkkeiden annostelujärjestelmissä.

Polylaktidia käytetään myös 3D-tulostimissa tulostuksen lähtöaineena. [6]

Tuotanto

L-PLA:n suurin valmistaja on amerikkalainen Nature Works (140 000 tonnia/vuosi). PLA:ta valmistavat myös Toyota (Japani), Hitachi (Japani), DuPont (USA), Galactic ( Belgia ), Hisun Biomaterials ( Kiina ), ja L,D-PLA:n päävalmistaja on PURAC ja Total Corbion ( Alankomaat ).

Venäjällä PLA:ta ei syntetisoida teollisessa mittakaavassa, mutta vuonna 2019 on jo ilmestynyt yli 20 tätä polymeeriä käsittelevää teollisuutta, joista suurin osa kuuluu lisäainetekniikoiden alaan. Biohajoavia astioita ja pakkauksia tuovat kuitenkin useat yritykset eri maista. Vuodesta 2015 lähtien lääketieteellisen erittäin puhtaan PLA:n tuotanto on aloitettu Venäjällä VNIISV JSC :n tiloissa. . Helmikuussa 2020 VTB ilmoitti aloittavansa polylaktidista valmistettujen pankkikorttien tuotannon. [7] . Joulukuussa 2020 venäläinen yritys PK Natural Materials allekirjoitti sopimuksen sveitsiläisen laitevalmistajan Sulzerin kanssa PLA:n tuotantolaitoksen rakentamisesta, jonka kapasiteetti on 10 000 tonnia vuodessa [8] .

Katso myös

• Polymerointi
• Polykondensaatio

Linkit

• POLYLACTATES - biohajoavat polyesterit Arkistoitu 27. marraskuuta 2010 Wayback Machinessa

Muistiinpanot

1. ↑ Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
2. ↑ T. Maharanaa, B. Mohantyb, YS Negi. Maitohapon sula-kiinteä polykondensaatio ja sen biohajoavuus; Progress in Polymer Science 34(2009) 99-124
3. ↑ Garlotta D. Kirjallisuuskatsaus poly(maitohaposta). J Polym Environ 2001;9:63-84.
4. ↑ Kamluk AN , Likhamanau AO Sprinklerin rungon varsien ja deflektorin rationaalisten geometristen parametrien kokeellinen määritys vaahdon laajenemisnopeudesta ja stabiilisuudesta  // Proceedings of the National Academy of Sciences of Valko-Venäjä, Physical-Technical Series. - 2019. - 28. maaliskuuta ( nide 64 , nro 1 ). - S. 60-68 . — ISSN 2524-244X . - doi : 10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68 .  (Venäjän kieli)
5. ↑ IKEA vetää takaisin lähes 160 000 lautasta, kulhoa ja mukia "palovamman" vuoksi tyytymättömien asiakasarvostelujen jälkeen Yhdysvalloissa . Arkistoitu 28. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa
6. ↑ Mistä kahvat kasvavat. Lenta.ru testasimaailman ensimmäistä kädessä pidettävää 3D-tulostinta . Käyttöpäivä: 11. tammikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 12. tammikuuta 2014. (määrätön)
7. ↑ VTB alkaa jakaa pankkikortteja ilman muovia . Haettu 13. helmikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 13. helmikuuta 2020. (määrätön)
8. ↑ PLASTINFO: muoviteollisuuden portaali . plastinfo.ru . Haettu 17. tammikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. tammikuuta 2021. (määrätön)