Polylaktid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 20. december 2019; checks kræver 16 redigeringer .
Polylaktid
Generel
Systematisk navn poly(3,6-dimethyl-1,4-dioxan-2,5-dion
Forkortelser PLA
Chem. formel (C3H6O3)x
Fysiske egenskaber
Molar masse (72) n
Massefylde 1.290\1.248 g/cm³ (krystallinsk/amorf) [1]
Termiske egenskaber
T. smelte. 170-180 ℃ (100 % L-PLA)
T. glas. 54—58\50—53 ℃ (L-PLA\L,D-PLA)
Specifik fusionsvarme 93 J/g (100 % L-PLA)
Klassifikation
CAS nummer 26100-51-6
CHEBI 53407
Data er baseret på standardbetingelser (25℃, 100kPa), medmindre andet er angivet.

Polymælkesyre ( PLA , PLA ) er en bionedbrydelig , biokompatibel , termoplastisk , alifatisk polyester , hvis monomer er mælkesyre . Råvarerne til produktionen er årligt vedvarende ressourcer som majs og sukkerrør . Det bruges til produktion af produkter med kort levetid (fødevareemballage, engangsservice, poser, forskellige beholdere) såvel som i medicin til fremstilling af kirurgiske tråde og stifter (normalt gennemgår dette materiale en særlig medicinsk certificering).

Syntese

Der er to måder at syntetisere polylactid på: mælkesyrepolykondensation og lactidpolymerisation . Deres kombination bruges i industrien. Kun polylactid med lav molekylvægt kan opnås ved polykondensation af mælkesyre, da et biprodukt frigives i processen - vand, som er svært at fjerne fra reaktionen, og derfor ødelægges den voksende polymerkæde. Det resulterende polylactid med lav molekylvægt depolymeriseres til mælkesyredimeren , lactid. Det resulterende lactid polymeriseres ved høj temperatur med tilsætning af en tinoctanoatkatalysator for at give et polylactid med høj molekylvægt.

Egenskaber og struktur

Både mælkesyre og lactid udviser optisk aktivitet , det vil sige, de eksisterer som to L- og D - stereoisomerer , som er spejlbilleder af hinanden. Ved at variere det relative indhold af disse former i polylactid er det muligt at indstille egenskaberne af den resulterende polymer samt opnå forskellige klasser af polylactidmaterialer. 100% L-lactid polylactid ( L-PLA ) har en høj grad af stereoregularitet, hvilket giver den krystallinitet . Glasovergangstemperatur for L-PLA: 54–58 ° C [2] , smeltepunkt 170–180 °C, spring i varmekapacitet på 100 % amorf PLA 0,54 J/(g K). Ved at bruge en blanding af D- og L-former af lactid under polymerisation opnås amorft polylactid ( L,D-PLA ), hvis glasovergangstemperatur er 50-53 ° C [3] , der er ingen smeltning, da der er ingen krystallinsk fase .
Det højeste smeltepunkt er for stereokomplekset bestående af ren L-PLA og ren D-PLA. De to kæder flettes sammen, og de resulterende yderligere interaktioner mellem dem fører til en stigning i smeltepunktet (op til 220 °C).

Fysiske egenskaber

Værdi Betyder
Smeltetemperatur 173-178°C
Blødgørende temperatur 50°C
Hårdhed (Rockwell) 70-90 kr
Forlængelse ved brud 3,8 %
Bøjningsstyrke 55,3 MPa
Trækstyrke 57,8 MPa
Trækmodul 3,3 GPa
Elasticitetsmodul ved bøjning 2,3 GPa
Glasovergangstemperatur 60-65°C
Massefylde 1,23-1,25 g/cm³
Størrelsen på de mindste detaljer 0,3 mm
Volumetrisk svind ved fremstilling af produkter normalt ikke mere end 0,8 % [4]
fugtoptagelse 0,5-50 %

Ansøgninger

Polylactid opfylder konceptet om bæredygtig udvikling , da vedvarende naturressourcer bruges årligt til syntesen. Polylactid emballageprodukter er et miljøvenligt alternativ til traditionel ikke-biologisk nedbrydelig emballage baseret på kemisk resistente polymerer.

Polylactid anvendes til fremstilling af miljøvenlig biologisk nedbrydelig emballage, engangsservice [5] , produkter til personlig hygiejne. Bionedbrydelige polylactidposer bruges af store detailkæder som Wal-Mart Stores og Kmart .

På grund af dets biokompatibilitet anvendes polylactid i vid udstrækning inden for medicin : til fremstilling af kirurgiske suturer og stifter, såvel som i lægemiddelleveringssystemer.

Polylactid bruges også i 3D-printere som udgangsmateriale til print. [6]

Produktion

Den største producent af L-PLA er det amerikanske firma Nature Works (140.000 tons/år). PLA produceres også af Toyota (Japan), Hitachi (Japan), DuPont (USA), Galactic ( Belgien ), Hisun Biomaterials ( Kina ), og hovedproducenten af ​​L,D-PLA er PURAC og Total Corbion ( Holland ).

I Rusland syntetiseres PLA ikke i industriel skala, men i 2019 er der allerede dukket mere end 20 industrier op, der behandler denne polymer, hvoraf de fleste tilhører feltet additivteknologier. Dog importeres biologisk nedbrydeligt service og emballage fra forskellige lande af flere virksomheder. Siden 2015 er produktionen af ​​medicinsk højrent PLA blevet lanceret i Rusland på VNIISV JSCs faciliteter . I februar 2020 annoncerede VTB starten af ​​produktionen af ​​bankkort fra polylactid. [7] . I december 2020 underskrev den russiske virksomhed PK Natural Materials en aftale med den schweiziske udstyrsproducent Sulzer om at bygge et anlæg til produktion af PLA med en kapacitet på 10.000 tons/år [8] .

Se også

Links

Noter

  1. ↑ Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
  2. ↑ T. Maharanaa, B. Mohantyb, YS Negi. Smeltefast polykondensation af mælkesyre og dens biologiske nedbrydelighed; Progress in Polymer Science 34(2009) 99-124
  3. ↑ Garlotta D. En litteraturgennemgang af poly(mælkesyre). J Polym Environ 2001;9:63-84.
  4. ↑ Kamluk AN , Likhamanau AO Eksperimentel bestemmelse af de rationelle geometriske parametre for sprinklerrammearmene og deflektoren på skummets ekspansionshastighed og stabilitet  // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. - 2019. - 28. marts ( bd. 64 , nr. 1 ). - S. 60-68 . — ISSN 2524-244X . - doi : 10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68 .
  5. ↑ IKEA tilbagekalder næsten 160.000 tallerkener, skåle og krus på grund af "forbrændingsfare" efter utilfredse kundeanmeldelser i USA Arkiveret 28. maj 2021 på Wayback Machine
  6. ↑ Hvor vokser håndtagene fra. Lenta.ru testede verdens første håndholdte 3D-printer . Dato for adgang: 11. januar 2014. Arkiveret fra originalen 12. januar 2014.
  7. ↑ VTB vil begynde at udstede bankkort uden plastik . Hentet 13. februar 2020. Arkiveret fra originalen 13. februar 2020.
  8. ↑ PLASTINFO: portal for plastindustrien . plastinfo.ru . Hentet 17. januar 2021. Arkiveret fra originalen 15. januar 2021.