Самый распространенный биоразлагаемый пластик в жизни-полимолочная кислота PLA Большое объяснение!

Что такое полимолочная кислота?

Полимолочная кислота (PLA) представляет собой новый тип биоразлагаемого и возобновляемого биоразлагаемого материала, который производится из крахмального сырья, предлагаемого возобновляемыми растительными ресурсами (такими как кукуруза, маниока и т. Д.).

Сырье крахмала осахаривается для получения глюкозы, а затем ферментируется из глюкозы и определенных штаммов для получения молочной кислоты высокой чистоты, а затем используется метод химического синтеза для синтеза полимолочной кислоты с определенной молекулярной массой.

Полилмолочная кислота обладает хорошей биоразлагаемостью. После использования он может полностью разлагаться микроорганизмами в природе при определенных условиях и, наконец, вырабатывать углекислый газ и воду, которые не загрязняют окружающую среду. Это очень полезно для защиты окружающей среды и признано экологически чистым материалом.

Полилактид, также известный как полилактид, принадлежит к семейству полиэфиров. Полилмолочная кислота представляет собой полимер, полученный полимеризацией молочной кислоты в качестве основного сырья. Источник сырья является достаточным и может быть регенерирован. Он в основном использует кукурузу и маниоку в качестве сырья.

Процесс производства полимолочной кислоты не загрязняет окружающую среду, и продукт может быть биодеградирован для реализации цикла в природе, поэтому это идеальный зеленый полимерный материал.

Полимолочная кислота обладает хорошей термической стабильностью, температурой обработки 170 ~ 230 ℃, хорошей стойкостью к растворителям, может обрабатываться различными способами, такими как экструзия, прядение, двухосное растяжение, литье под давлением. Помимо биоразлагаемости, продукты из полимолочной кислоты обладают хорошей биосовместимостью, блеском, прозрачностью, ощущением рук и термостойкостью, а также определенной устойчивостью к бактериям, огнестойкостью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, поэтому они очень полезны. Широко используется в качестве упаковочных материалов, волокон и нетканых материалов и т. Д., В настоящее время в основном используется в одежде (нижнее белье, верхняя одежда), промышленности (строительство, сельское хозяйство, лесное хозяйство, производство бумаги), медицине и здравоохранении.

Цена PLA до масштабной индустриализации составляет 1000 долларов США/кг. Позже крупномасштабное производство было реализовано благодаря исследованиям индустриализации исследовательской группы профессора Рамани Нараяна из Мичиганского государственного университета.

Производство полимолочной кислоты в моей стране все еще находится на начальной стадии развития. ПЛА имеет много применений и может быть использован в штранг-прессовании, инжекционном методе литья, чертеже фильма, закручивать и других полях.

Способ приготовления полимолочной кислоты

В целом, препарат полимолочной кислоты (PLA) синтезируется из молочной кислоты в качестве сырья. В настоящее время существует много видов синтетических методов, более зрелым является метод прямой поликонденсации молочной кислоты, а другой-синтез лактида молочной кислотой, а затем полимеризация с открытием кольца под действием катализатора. Кроме того, существует метод твердофазной полимеризации.

01Метод прямой полимеризации молочной кислоты

Метод прямой полимеризации был изучен еще в 1930-х и 1940-х годах, но поскольку ключевые технологии, связанные с удалением воды в реакции, не могут быть хорошо решены, молекулярная масса продуктов низкая (все ниже 4000), очень низкая прочность, легко разлагается, нет практичности.

Showa Polymer Co., Ltd. из Японии использует метод медленного нагрева молочной кислоты в инертном газе и медленного ее разложения, так что молочная кислота непосредственно обезвоживается и конденсируется, а реагент дополнительно поликонденсируется при 220 ~ 260 ° C и 133 Па для получения молекулярной массы более 4000. Полилмолочная кислота. Однако время реакции этого метода длительное, и продукт будет состариваться, разлагаться, обесцвечиваться и неравномерно при высокой температуре на более поздней стадии. Японская Mitsui Press Chemical Company использует метод полимеризации раствора для прямой полимеризации молочной кислоты с получением полимолочной кислоты.

Главной особенностью прямого метода является то, что синтезированная полимолочная кислота не содержит катализатора. Поэтому, когда реакция поликонденсации прогрессирует до определенной степени, система окажется в равновесном состоянии. Он должен быть нагрет и под давлением, чтобы нарушить равновесие реакции, и условия реакции являются относительно жесткими. В последние годы, благодаря инновациям и совершенствованию технологий, метод прямой полимеризации добился некоторого прогресса, и он должен быть применен к крупномасштабному промышленному производству в ближайшем будущем, поскольку технология продолжает развиваться.

02Полимеризация открытия кольца

Полимеризация с открытием кольца является наиболее широко используемым методом производства в мире. Еще в XX веке исследователи DuPont получили полимолочную кислоту с высокой молекулярной массой путем полимеризации с открытием кольца. В последние годы зарубежные исследования по синтезу полимолочной кислоты были в основном сосредоточены на кольцевой полимеризации лактида.

Продукты серии полимолочной кислоты, производимые компанией Boeheringer Zngelhelm в Германии этим методом, появляются на рынке под торговым названием; полимолочная кислота, производимая компанией Cargill в Соединенных Штатах, обрабатывается с помощью расплава и спанбонда для разработки медицинских нетканых изделий; И в моей стране есть лишь несколько компаний, которые могут синтезировать полимерную полимолочную кислоту, такие как Институт полимерных исследований Университета Сунь Ятсена.

Полимеризация Кольц-отверстия главным образом использует октоат станноус как инициатор, молекулярный вес может достигнуть миллионы, и механическая прочность высока. Полимеризация и разделение осуществляются в два этапа:

Первым шагом является получение лактида путем дегидратации циклизации полимолочной кислоты;

Второй этап заключается в получении полилактида путем кольцевой полимеризации лактида;

Однако этот метод кольцевой полимеризации предъявляет чрезвычайно высокие требования к чистоте катализатора и чистоте мономера при полимеризации. Даже очень небольшое количество примесей приведет к тому, что молекулярная масса PLA будет менее 100000, а условия полимеризации, такие как температура, давление, катализатор и т. Д. Тип и количество PLA, время реакции и т. Д. Также сильно влияют на молекулярный вес PLA, Поэтому синтез PLA с высокой молекулярной массой представляет собой техническую трудность.

03Полимеризация твердого тела

Этот метод получают полимеризацией низкомолекулярной смолы, полученной методом прямой полимеризации, в условиях пониженного давления и вакуума и температуры между Tg и Tm, чтобы увеличить степень полимеризации и увеличить молекулярную массу, тем самым улучшая прочность и производительность обработки материала.

Процесс приготовления полимолочной кислоты

В основном мы говорим о более часто используемом методе полимеризации с открытием кольца, и его процесс примерно следующий:

01На основе

Посевы ракушек, такие как кукуруза, измельчаются для извлечения крахмала, который затем превращается в нерафинированную глюкозу. Сейчас многие высокие технологии преодолели процесс измельчения и извлечения сырья непосредственно из большого количества сельскохозяйственных культур.

02Ферментация

Глюкоза ферментируется способом, аналогичным производству пива или алкоголя, который становится молочной кислотой, подобной пище, добавленной для использования в мышечной ткани человека.

03Промежуточные продукты

Мономер молочной кислоты превращается в промежуточный продукт-восстановленная водой молочная кислота, а именно лактид, путем специального процесса концентрации.

04Агрегация

После того, как мономер лактида очищен вакуумом, процесс растворения без растворителя используется для завершения действия открытия кольца для полимеризации мономера.

05Модификация полимера

Из-за разницы в молекулярной массе и кристалличности полимера свойства материала могут быть значительно изменены, поэтому PLA модифицируется по-разному для разных применений.

Области применения полимолочной кислоты

01Биомедицинская область

В области биомедицины материалы полимолочной кислоты могут использоваться в качестве материалов для транспортировки лекарств, материалов для тканевой инженерии, материалов для восстановления костей и т. Д.

Медицинская область является ранней областью применения PLA и его соединений. В настоящее время обширные фундаментальные исследования и клинические применения были проведены в области ортопедической хирургии, торакальной хирургии, челюстно-лицевой хирургии и целевой терапии опухолей.

02Промышленность и сельское хозяйство

Полилмолочная кислота обладает хорошей пластичностью, термостойкостью и физическими технологическими свойствами. Его можно перерабатывать в сельскохозяйственную мульчирующую пленку, чтобы устранить хрупкие и неразлагаемые дефекты традиционной мульчирующей пленки. Канаты, материалы с медленным высвобождением для пестицидов и удобрений и т. д.

Сравнена и изучена разлагаемость обычной полиэтиленовой (ПЭ) мульчирующей пленки и полимолочной кислоты мульчирующей пленки, а также рост хлопка при различных мульчирующих пленках. Было обнаружено, что полимолочная кислота мульчирующая пленка начала разрушаться примерно через 20 дней, а площадь деградации может достигать около 80% в период сбора хлопка. А разлагаемая пластиковая пленка показала лучшие теплоизоляционные характеристики.

Влияние обычной полиэтиленовой мульчирующей пленки и полимолочной кислоты (PLA) мульчирующей пленки на посадку арбуза сравнивали и изучали. Испытание показало, что мульчирующая пленка PLA разлагается и не вызывает загрязнения окружающей среды. Покрытие PLA мульчирующей пленкой может способствовать росту и развитию арбуза.

03Пищевые упаковочные материалы

По сравнению с полиэтиленом (полиэтилен, ПЭ), поливинилхлоридом (ПВХ), полипропиленом (полипропилен, ПП) и другими материалами, полимолочная кислота обладает хорошей биоразлагаемостью, отличными антибактериальными и противогрибковыми свойствами.

Используя композитную пленку PLLA-PVA-PCL и упаковочные материалы с добавлением низина для вакуумной упаковки охлажденного мяса, срок годности упакованного мяса намного дольше, чем у полиэтиленовой пищевой пленки, а мясо сохраняет относительно хороший цвет и качество.

При различных газовых условиях результаты испытаний неупакованной, упаковки с модифицированной атмосферой PLA, упаковки с модифицированной атмосферой PE, вакуумной упаковки PLA и вакуумной упаковки PE на эффект сохранения свежести карамболы показывают, что пакеты из пленки PLA могут хорошо сохранить внешний вид и питательную группу карамболы. Очки, продлевающие срок годности звездчатых плодов.

Источник статьи: Интернет

Если статья не является строгой, я призываю читателей исправить это.

Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с автором.