Der am häufigsten gebräuchliche biologisch abbaubare Kunststoff im Leben-Poly milchsäure PLA große Erklärung!

Was ist Poly milchsäure?

Poly milchsäure (PLA) ist eine neue Art von bio basiertem und erneuerbarem biologisch abbaubarem Material, das aus Stärke rohstoffen hergestellt wird, die von nachwachsen den Pflanzen ressourcen (wie Mais, Maniok usw.) vor geschlagen werden.

Das Stärke rohmaterial wird saccharifi ziert, um Glucose zu erhalten, und dann aus Glucose und bestimmten Stämmen fermentiert, um hochreine Milchsäure zu produzieren. und dann wird die chemische Synthese methode verwendet, um Poly milchsäure mit einem bestimmten Molekular gewicht zu synthetisieren.

Poly milchsäure hat eine gute biologische Abbaubarkeit. Nach dem Gebrauch kann es unter bestimmten Bedingungen durch Mikro organismen in der Natur vollständig abgebaut werden und erzeugt schließlich Kohlendioxid und Wasser, die die Umwelt nicht verschmutzen. Es ist sehr vorteilhaft, die Umwelt zu schützen und wird als umwelt freundliches Material anerkannt.

Poly milchsäure, auch bekannt als Polylactid, gehört zur Polyester familie. Poly milchsäure ist ein Polymer, das durch Polymer isation von Milchsäure als Haupt rohstoff erhalten wird. Die Rohstoff quelle ist ausreichend und kann regeneriert werden. Es werden haupt sächlich Mais und Maniok als Rohstoffe verwendet.

Der Produktions prozess von Poly milchsäure ist umwelt freundlich, und das Produkt kann biologisch abgebaut werden, um den Kreislauf in der Natur zu realisieren, so dass es ein ideales grünes Polymer material ist.

Poly milchsäure hat eine gute thermische Stabilität, Verarbeitung temperatur von 170 ~ 230 ° C, gute Lösungsmittel beständigkeit, kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden, wie Extrusion, Spinnen, biaxiale Dehnung, Spritzguss. Produkte aus Poly milchsäure sind nicht nur biologisch abbaubar, sondern weisen auch eine gute Bioko mpatibilität, Glanz, Transparenz, Hand gefühl und Hitze beständigkeit sowie bestimmte Bakterien resistenz, Flamm schutzmittel und UV-Beständigkeit auf. also sind sie sehr nützlich. Weit verbreitet als Verpackungs materialien, Fasern und Vliesstoffe usw., derzeit haupt sächlich in den Bereichen Kleidung (Unterwäsche, Oberbekleidung), Industrie (Bauwesen, Landwirtschaft, Forst wirtschaft, Papier herstellung) sowie Medizin und Gesundheit.

Der Preis von PLA vor der Industrialisierung in großem Maßstab beträgt 1000 USD/kg. Später wurde die Groß produktion durch die Industrialisierung forschung der Forschungs gruppe von Professor Ramani Narayan von der Michigan State University realisiert.

Die Produktion von Poly milchsäure befindet sich in meinem Land noch in der Anfangsphase der Entwicklung. PLA hat viele Anwendungen und kann in Extrusion, Spritzguss, Film zeichnung, Spinnen und anderen Bereichen verwendet werden.

Zubereitung methode der Poly milchsäure

Im Allgemeinen wird die Herstellung von Poly milchsäure (PLA) aus Milchsäure als Rohstoff synth etisiert. Derzeit gibt es viele Arten von synthetischen Methoden. Je reifer die direkte Poly kondensation methode von Milchsäure ist, und die andere besteht darin, zuerst Lactid durch Milchsäure zu synthetisieren. und dann Ring öffnungs polymer isation unter der Wirkung des Katalysators. Es gibt auch eine Fest phasen polymer isations methode.

01Milchsäure direkte Polymer isations methode

Die direkte Polymer isations methode wurde bereits in den 1930er und 1940er Jahren untersucht, aber da die Schlüssel technologien, die an der Entfernung von Wasser in der Reaktion beteiligt sind, nicht gut gelöst werden können, das Molekular gewicht der Produkte ist niedrig (alle unter 4000), sehr geringe Festigkeit, leicht zu zersetzen, keine Praktikabilität.

Showa Polymer Co., Ltd. aus Japan wendet die Methode an, Milchsäure langsam in einem Inertgas zu erhitzen und langsam zu dekomprimieren, so dass die Milchsäure direkt dehydriert und kondensiert wird. und der Reak tanten wird bei 220 ~ 260 ° C und 133 Pa weiter poly kondensiert, um ein Molekular gewicht von mehr als 4000 zu erhalten. Poly milchsäure. Die Reaktions zeit dieser Methode ist jedoch lang, und das Produkt wird im späteren Stadium bei einer hohen Temperatur gealtert, zersetzt, verfärbt und ungleich mäßig. Die japanische Mitsui Press Chemical Company verwendet die Lösungs polymer isations methode, um Milchsäure direkt zu polymer isieren, um Poly milchsäure zu erhalten.

Das Hauptmerkmal der direkten Methode ist, dass die synth etisierte Poly milchsäure keinen Katalysator enthält. Wenn die Poly kondensation reaktion bis zu einem gewissen Grad forts ch reitet, erscheint das System daher in einem Gleichgewichts zustand. Es muss erhitzt und unter Druck gesetzt werden, um das Reaktions gleichgewicht zu brechen, und die Reaktions bedingungen sind relativ hart. In den letzten Jahren hat die direkte Polymer isations methode durch die Innovation und Verbesserung der Technologie einige Fortschritte gemacht, und es sollte in naher Zukunft auf die industrielle Groß produktion angewendet werden, da die Technologie weiter ausgereift ist.

02Ring öffnungs polymer isation

Die Ringöffnung polymer isation ist die weltweit am weitesten verbreitete Produktions methode. Bereits im mid-20th. Jahrhundert erhielten DuPont-Forscher hoch molekulare Poly milchsäure durch Ringöffnung polymer isation. In den letzten Jahren hat sich die ausländische Forschung zur Synthese von Poly milchsäure haupt sächlich auf die Ringöffnung polymer isation von Lactid konzentriert.

Die von Boeheringer Zngelhelm in Deutschland nach dieser Methode hergestellten Produkte der Poly milchsäure serie erscheinen unter dem Handelsnamen auf dem Markt; die von Cargill in den Vereinigten Staaten hergestellte Poly milchsäure wird durch Schmelz geblasen und Spunbond verarbeitet, um medizinische Vliesstoffe zu entwickeln; Und Es gibt nur eine Handvoll Unternehmen in meinem Land, die Polymer-Poly milchsäure synthetisieren können, wie das Institut für Polymer forschung der Sun Yat-Sen-Universität.

Die Ringöffnung polymer isation verwendet meistens Zannoktoat als Initiator, das Molekular gewicht kann Millionen erreichen und die mechanische Festigkeit ist hoch. Die Polymer isation und Trennung erfolgt in zwei Schritten:

Der erste Schritt besteht darin, Lactid durch Dehydrat isierung von Poly milchsäure zu erhalten;

Der zweite Schritt besteht darin, Polylactid durch Ringöffnung polymer isation von Lactid zu erhalten;

Dieses Ringöffnung polymer isations verfahren hat jedoch extrem hohe Anforderungen an die Reinheit des Katalysators und die Reinheit des Monomers während der Polymer isation. Selbst eine sehr kleine Menge an Verunreinigungen macht das Molekular gewicht von PLA weniger als 100.000 und die Polymer isations bedingungen wie Temperatur, Druck, Katalysator usw. Die Art und Menge der PLA, die Reaktions zeit usw. beeinflussen auch das Molekular gewicht von PLA stark. So ist die Synthese von PLA mit hohem Molekular gewicht eine technische Schwierigkeit.

03Festkörper polymer isation

Dieses Verfahren wird erhalten, indem das nieder molekulare Harz, das durch das direkte Polymer isations verfahren erhalten wird, unter den Bedingungen von vermindertem Druck und Vakuum und Temperatur zwischen Tg und Tm polymer isiert wird. um seinen Polymer isationsgrad zu erhöhen und das Molekular gewicht zu erhöhen, wodurch die Festigkeit und Verarbeitung leistung des Materials verbessert wird.

Der Vorbereitung prozess von Poly milchsäure

Wir sprechen haupt sächlich über die häufiger verwendete Ringöffnung polymer isations methode, und ihr Prozess ist ungefähr wie folgt:

01Basierend auf

Muschel kulturen wie Mais werden zerkleinert, um die Stärke zu extrahieren, die dann zu nicht raffinierter Glukose verarbeitet wird. Jetzt haben viele Hoch technologien den Prozess des Mahlens überwunden und Rohstoffe direkt aus einer großen Anzahl von Kulturen extrahiert.

02Gärung

Glucose wird auf ähnliche Weise wie die Herstellung von Bier oder Alkohol fermentiert, wodurch Milchsäure ähnlich wie bei Lebensmitteln zur Verwendung im menschlichen Muskelgewebe wird.

03Zwischen produkte

Das Milchsäure monomer wird durch ein spezielles Konzentration verfahren in ein Zwischen produkt-wasser reduzierte Milchsäure, nämlich Lactid, umgewandelt.

04Aggregation

Nachdem das Lactid monomer im Vakuum gereinigt wurde, wird ein lösungsmittel freies Auflösung verfahren verwendet, um die Ringöffnung wirkung zur Polymer isation des Monomers zu vervollständigen.

05Polymer modifikation

Aufgrund des Unterschieds im Molekular gewicht und in der Kristallin ität des Polymers können die Materiale igen schaften stark verändert werden, so dass PLA für verschiedene Anwendungen unterschied lich modifiziert wird.

Anwendungs bereiche der Poly milchsäure

01Biomedizin isches Feld

Auf dem Gebiet der Biomedizin können Poly milchsäure materialien als Arzneimittel transport materialien, Tissue Engineering Gerüst materialien, Knochen reparatur materialien usw. verwendet werden.

Der medizinische Bereich ist ein frühes Anwendungs gebiet von PLA und seinen Verbindungen. Gegenwärtig wurden umfangreiche Grundlagen forschung und klinische Anwendungen in den Bereichen ortho pä dische Chirurgie, Thorax chirurgie, Kiefer chirurgie und tumor ziel gerichtete Therapie durchgeführt.

02Industrie und Landwirtschaft

Poly milchsäure hat eine gute Plastizität, Wärme beständigkeit und physikalische Verarbeitung eigenschaften. Es kann zu einem landwirtschaft lichen Mulch film verarbeitet werden, um die zerbrechlichen und nicht abbaubaren Mängel des traditionellen Mulch films auszug reifen. Seile, langsam freisetzende Materialien für Pestizide und Düngemittel usw.

Die Abbaubarkeit von gewöhnlichem Polyethylen (PE)-Mulch film und Poly milchsäure mulch film wurde verglichen und untersucht, sowie das Wachstum von Baumwolle unter verschiedenen Mulch filmen. Es wurde festgestellt, dass sich der Poly milchsäure mulch film in etwa 20 Tagen zu verschlechtern begann und die Abbau fläche während der Baumwoll erntezeit etwa 80% erreichen kann. Und die abbaubare Kunststoff folie zeigte eine bessere Wärmedämmung leistung.

Die Auswirkungen von gewöhnlichem PE-Mulch film und Poly milchsäure (PLA)-Mulch film auf das Pflanzen von Wassermelonen wurden verglichen und untersucht. Der Test zeigte, dass PLA-Mulch film abbaubar war und keine Umwelt verschmutzung verursachen würde. Ein überdachter PLA-Mulch film könnte das Wachstum und die Entwicklung von Wassermelonen fördern.

03Lebensmittel verpackungs materialien

Im Vergleich zu Polyethylen (Polyethylen, PE), Poly vinylchlorid (PVC), Polypropylen (Polypropylen, PP) und anderen Materialien hat Poly milchsäure eine gute biologische Abbaubarkeit, aus gezeichnete anti bakterielle und antimyko tische Eigenschaften.

Mit PLLA-PVA-PCL Verbund folie und mit Nisin zugesetzten Verpackungs materialien für die Vakuum verpackung von gekühltem Fleisch ist die Haltbarkeit des verpackten Fleisches viel länger als die von PE-Frisch halte folie. und das Fleisch wird relativ gut gehalten Farbe und Qualität.

Unter verschiedenen Gas bedingungen, die Testergebnisse von unverpackten, PLA-Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre, PE-Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre, PLA-Vakuum verpackungen, und PE-Vakuum verpackungen auf die Frisch halte wirkung von Karambolen zeigen, dass PLA-Folien verpackungs beutel die Erscheinung qualität und die Nährstoff gruppe von Carambola gut erhalten können. Punkte, die die Haltbarkeit von Stern früchten verlängern.

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