Polylaktid

Polymjölksyra ( PLA , PLA ) är en biologiskt nedbrytbar , biokompatibel , termoplastisk , alifatisk polyester vars monomer är mjölksyra . Råvarorna för produktionen är årligen förnybara resurser som majs och sockerrör . Det används för produktion av produkter med kort livslängd (livsmedelsförpackningar, engångsservis, påsar, olika behållare), såväl som i medicin, för produktion av kirurgiska trådar och stift (vanligtvis genomgår detta material en speciell medicinsk certifiering).

Syntes

Det finns två sätt att syntetisera polylaktid: mjölksyrapolykondensation och laktidpolymerisation . Deras kombination används inom industrin. Endast lågmolekylär polylaktid kan erhållas genom polykondensation av mjölksyra, eftersom en biprodukt frigörs i processen - vatten, som är svårt att avlägsna från reaktionen, och därför förstörs den växande polymerkedjan. Den resulterande lågmolekylära polylaktiden depolymeriseras till mjölksyradimeren , laktid. Den resulterande laktiden polymeriseras vid hög temperatur med tillsats av en tennoktanoatkatalysator för att ge en polylaktid med hög molekylvikt.

Egenskaper och struktur

Både mjölksyra och laktid uppvisar optisk aktivitet , det vill säga de existerar som två L- och D- stereoisomerer , som är spegelbilder av varandra. Genom att variera det relativa innehållet av dessa former i polylaktid är det möjligt att ställa in egenskaperna hos den resulterande polymeren, samt erhålla olika klasser av polylaktidmaterial. 100 % L-laktid polylaktid ( L-PLA ) har en hög grad av stereoregularitet, vilket ger den kristallinitet . Glasövergångstemperatur för L-PLA: 54–58 ° C [2] , smältpunkt 170–180 °C, hopp i värmekapacitet på 100 % amorf PLA 0,54 J/(g K). Genom att använda en blandning av D- och L-former av laktid under polymerisationen erhålls amorf polylaktid ( L,D-PLA ) vars glasövergångstemperatur är 50-53 ° C [3] , det finns ingen smältning, eftersom det är ingen kristallin fas .
Den högsta smältpunkten är för stereokomplexet som består av ren L-PLA och ren D-PLA. De två kedjorna flätas samman, och de resulterande ytterligare interaktionerna mellan dem leder till en ökning av smältpunkten (upp till 220 °C).

Fysiska egenskaper

Applikationer

Polylaktid uppfyller konceptet hållbar utveckling , eftersom förnybara naturresurser används årligen för dess syntes. Polylaktidförpackningsprodukter är ett miljövänligt alternativ till traditionella icke biologiskt nedbrytbara förpackningar baserade på kemiskt resistenta polymerer.

Polylaktid används för tillverkning av miljövänliga biologiskt nedbrytbara förpackningar, engångsservis [5] , produkter för personlig hygien. Biologiskt nedbrytbara polylaktidpåsar används av stora detaljhandelskedjor som Wal-Mart Stores och Kmart .

På grund av sin biokompatibilitet används polylaktid i stor utsträckning inom medicin : för produktion av kirurgiska suturer och stift, såväl som i system för läkemedelstillförsel.

Polylaktid används även i 3D-skrivare som utgångsmaterial för utskrift. [6]

Produktion

Den största tillverkaren av L-PLA är det amerikanska företaget Nature Works (140 000 ton/år). PLA produceras också av Toyota (Japan), Hitachi (Japan), DuPont (USA), Galactic ( Belgien ), Hisun Biomaterials ( Kina ), och huvudtillverkaren av L,D-PLA är PURAC och Total Corbion ( Nederländerna ).

I Ryssland syntetiseras inte PLA i industriell skala, men under 2019 har det redan dykt upp mer än 20 industrier som bearbetar denna polymer, varav de flesta tillhör fältet tillsatsteknik. Däremot importeras biologiskt nedbrytbar servis och förpackningar från olika länder av flera företag. Sedan 2015 har produktionen av medicinsk PLA med hög renhet lanserats i Ryssland vid VNIISV JSCs anläggningar . I februari 2020 tillkännagav VTB starten av produktionen av bankkort från polylaktid. [7] . I december 2020 undertecknade det ryska företaget PK Natural Materials ett avtal med den schweiziska utrustningstillverkaren Sulzer om att bygga en anläggning för tillverkning av PLA med en kapacitet på 10 000 ton/år [8] .

Se även

• Polymerisation
• polykondensation

Länkar

• POLYLAKTAT - biologiskt nedbrytbara polyestrar Arkiverad 27 november 2010 på Wayback Machine

Anteckningar

1. ↑ Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
2. ↑ T. Maharanaa, B. Mohantyb, YS Negi. Smält-fast polykondensation av mjölksyra och dess biologiska nedbrytbarhet; Progress in Polymer Science 34(2009) 99-124
3. ↑ Garlotta D. En litteraturöversikt av poly(mjölksyra). J Polym Environ 2001;9:63-84.
4. ↑ Kamluk AN , Likhamanau AO Experimentell bestämning av de rationella geometriska parametrarna för sprinklerramens armar och deflektor på skummets expansionshastighet och stabilitet  // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. - 2019. - 28 mars ( vol. 64 , nr 1 ). - S. 60-68 . — ISSN 2524-244X . - doi : 10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68 .  (ryska)
5. ↑ IKEA återkallar nästan 160 000 tallrikar, skålar och muggar på grund av "brännrisk" efter missnöjda kundrecensioner i USA Arkiverad 28 maj 2021 på Wayback Machine
6. ↑ Var växer handtagen ifrån. Lenta.ru testade världens första handhållna 3D-skrivare . Tillträdesdatum: 11 januari 2014. Arkiverad från originalet 12 januari 2014. (obestämd)
7. ↑ VTB kommer att börja ge ut bankkort utan plast . Hämtad 13 februari 2020. Arkiverad från originalet 13 februari 2020. (obestämd)
8. ↑ PLASTINFO: portal för plastindustrin . plastinfo.ru . Hämtad 17 januari 2021. Arkiverad från originalet 15 januari 2021. (obestämd)