¡El plástico biodegradable más común en la vida-ácido poliláctico PLA gran explicación!

¿Qué es el ácido poliláctico?

El ácido poliláctico (PLA) es un nuevo tipo de material biodegradable renovable y de base biológica, que está hecho de materias primas de almidón propuestas por recursos vegetales renovables (como maíz, yuca, etc.).

La materia prima de almidón se sacarifica para obtener glucosa, y luego se fermenta a partir de glucosa y ciertas cepas para producir ácido láctico de alta pureza, Y luego se utiliza el método de síntesis química para sintetizar ácido poliláctico con un cierto peso molecular.

El ácido poliláctico tiene buena biodegradabilidad. Después de su uso, puede ser completamente degradado por microorganismos en la naturaleza en condiciones específicas, y finalmente genera dióxido de carbono y agua, que no contamina el medio ambiente. Es muy beneficioso proteger el medio ambiente y se reconoce como un material respetuoso con el medio ambiente.

El ácido poliláctico, también conocido como polilactida, pertenece a la familia del poliéster. El ácido poliláctico es un polímero obtenido polimerizando el ácido láctico como materia prima principal. La fuente de materias primas es suficiente y puede ser regenerada. Utiliza principalmente maíz y yuca como materia prima.

El proceso de producción de ácido poliláctico es libre de contaminación, y el producto puede ser biodegradado para realizar el ciclo en la naturaleza, por lo que es un material de polímero verde ideal.

El ácido poliláctico tiene buena estabilidad térmica, temperatura de procesamiento de 170 ~ 230 ℃, buena resistencia a los disolventes, se puede procesar de varias maneras, como extrusión, hilado, estiramiento biaxial, moldeo por soplado por inyección. Además de ser biodegradables, los productos hechos de ácido poliláctico tienen buena biocompatibilidad, brillo, transparencia, sensación de la mano y resistencia al calor, así como cierta resistencia a las bacterias, retardancia de la llama y resistencia a los rayos UV, así que son muy útiles. Ampliamente utilizado como materiales de embalaje, fibras y no tejidos, etc., actualmente se utiliza principalmente en ropa (ropa interior, ropa exterior), industria (construcción, agricultura, silvicultura, fabricación de papel) y campos médicos y de salud.

El Precio del PLA antes de la industrialización a gran escala es de $1000/kg. Más tarde, la producción a gran escala se realizó a través de la investigación de industrialización del grupo de investigación del profesor Ramani Narayan DE LA Universidad Estatal de Michigan.

La producción de ácido poliláctico todavía se encuentra en la etapa inicial de desarrollo en mi país. PLA tiene muchas aplicaciones y se puede utilizar en extrusión, moldeo por inyección, dibujo de película, hilado y otros campos.

Método de preparación de ácido poliláctico

En general, la preparación de ácido poliláctico (PLA) se sintetiza a partir de ácido láctico como materia prima. Hay muchos tipos de Métodos sintéticos en la actualidad, el más maduro es el método de policondensación directa del ácido láctico, y el otro es sintetizar la lactida por el ácido láctico primero, Y luego polimerización de apertura de anillo bajo el efecto de catalizador. También hay un método de polimerización en fase sólida.

01Método de polimerización directa de ácido láctico

El Método de polimerización directa se ha estudiado ya en las década de 1930 y 1940, pero dado que las tecnologías clave involucradas en la eliminación de agua en la reacción no se pueden resolver bien, el peso molecular de los productos es bajo (todos por debajo de 4000), resistencia muy baja, fácil de descomponer, sin practicidad.

Showa Polymer Co., Ltd. de Japón adopta el método de Calentar lentamente el ácido láctico en un gas inerte y descomprimirlo lentamente, de modo que el ácido láctico se deshidrata y se condensa directamente, Y el reactivo se policondensa además a 220 ~ 260 °C y 133 Pa para obtener un peso molecular de más de 4000. Ácido poliláctico. Sin embargo, el tiempo de reacción de este método es largo, y el producto será envejecido, descompuesto, descolorido y desigual a una temperatura alta en la etapa posterior. Mitsui Press Chemical Company de Japón utiliza el método de polimerización en solución para polimerizar directamente el ácido láctico para obtener ácido poliláctico.

La característica principal del método directo es que el ácido poliláctico sintetizado no contiene un catalizador. Por lo tanto, Cuando la reacción de policondensación progresa hasta cierto punto, el sistema aparecerá en un estado de equilibrio. Necesita calentarse y presurizarse para romper el equilibrio de reacción, y las condiciones de reacción son relativamente duras. En los últimos años, a través de la innovación y la mejora de la tecnología, el método de polimerización directa ha hecho algunos avances, Y debería aplicarse a la producción industrial a gran escala en un futuro próximo a medida que la tecnología continúe madurando.

02Anillo de polimerización de apertura

La polimerización de apertura de anillo es el método de producción más utilizado en el mundo. Ya EN EL SIGLO mid-20th, los investigadores de DuPont obtuvieron ácido poliláctico de alto peso molecular mediante polimerización con apertura de anillo. En los últimos años, la investigación extranjera sobre la síntesis de ácido poliláctico se ha centrado principalmente en la polimerización por apertura de anillo de lactida.

Los productos de la serie de ácido poliláctico producidos por Boeheringer Zngelhelm en Alemania por este método aparecen en el mercado con el nombre comercial; el ácido poliláctico producido por Cargill en los Estados Unidos se procesa por soplado y hilado para desarrollar productos médicos no tejidos; Y solo hay un puñado de empresas en mi país que pueden sintetizar ácido poliláctico polímero, como el Instituto de Investigación de Polímeros DE LA Universidad Sun Yat-Sen.

La polimerización por apertura de anillo utiliza principalmente octoato estannoso como iniciador, el peso molecular puede alcanzar millones y la resistencia mecánica es alta. La polimerización y la separación se llevan a cabo en dos pasos:

El primer paso es obtener lactida a través de la ciclación por deshidratación del ácido poliláctico;

El segundo paso es obtener polilactida por polimerización con apertura de anillo de lactida;

Sin embargo, este método de polimerización de apertura de anillo tiene requisitos extremadamente altos sobre la pureza del catalizador y la pureza del monómero durante la polimerización. Incluso una cantidad muy pequeña de impurezas hará que el peso molecular de PLA sea menor que 100.000, y las condiciones de polimerización tales como temperatura, presión, catalizador, etc. El tipo y la cantidad de PLA, tiempo de reacción, etc. también afectarán en gran medida el peso molecular de PLA, Por lo que la síntesis de PLA de alto peso molecular es una dificultad técnica.

03Polimerización en estado sólido

Este método se obtiene polimerizando la resina de bajo peso molecular obtenida por el método de polimerización directa en las condiciones de presión reducida y vacío y temperatura entre Tg y Tm. Para aumentar su grado de polimerización y aumentar el peso molecular, mejorando así la resistencia y el rendimiento de procesamiento del material.

El proceso de preparación del ácido poliláctico

Hablamos principalmente sobre el método de polimerización de apertura de anillo más comúnmente utilizado, y su proceso es aproximadamente el siguiente:

01Basado en

Los cultivos de conchas como el maíz se trituran para extraer el almidón, que luego se convierte en glucosa sin refinar. Ahora muchas Altas tecnologías han superado el proceso de molienda y extraer materias primas directamente de un gran número de cultivos.

02Fermentación

La glucosa se fermenta de manera similar a la producción de cerveza o alcohol, que se convierte en ácido láctico similar al alimento agregado para su uso en el tejido muscular humano.

03Productos intermedios

El monómero de ácido láctico se convierte en un producto intermedio: ácido láctico reducido en agua, a saber, lactida, mediante un proceso de concentración especial.

04Agregación

Después de que el monómero de lactida se purifica al vacío, se usa un proceso de disolución libre de disolvente para completar la acción de apertura del anillo para polimerizar el monómero.

05Modificación del polímero

Debido a la diferencia en el peso molecular y la cristalinidad del polímero, las propiedades del material se pueden cambiar en gran medida, por lo que el PLA se modifica de manera diferente para diferentes aplicaciones.

Campos de aplicación de ácido poliláctico

01Campo biomédico

En el campo de la biomedicina, los materiales de ácido poliláctico se pueden utilizar como materiales de transporte de fármacos, materiales de andamio de ingeniería de tejidos, materiales de reparación ósea, etc.

El campo médico es un campo temprano de aplicación de PLA y sus compuestos. En la actualidad, se han llevado a cabo amplias investigaciones básicas y aplicaciones clínicas en los campos de la cirugía ortopédica, la cirugía torácica, la cirugía maxilofacial y la terapia dirigida a tumores.

02Industria y Agricultura

El ácido poliláctico tiene buena plasticidad, resistencia al calor y propiedades de procesamiento físico. Se puede procesar en una película de mantillo agrícola para compensar los defectos frágiles y no degradables de la película de mantillo tradicional. Cuerdas, materiales de liberación lenta para pesticidas y fertilizantes, etc.

Se comparó y estudió la degradabilidad de la película de mantillo de polietileno ordinario (PE) y la película de mantillo de ácido poliláctico, así como el crecimiento de algodón bajo diferentes películas de acolchado. Se encontró que la película de mantillo de ácido poliláctico comenzó a degradarse en aproximadamente 20 días, y el área de degradación puede alcanzar aproximadamente el 80% durante el período de cosecha de algodón. Y la película de plástico degradable mostró un mejor rendimiento de aislamiento térmico.

Se compararon y estudiaron los efectos de la película de mantillo de PE ordinario y la película de mantillo de ácido poliláctico (PLA) sobre la siembra de sandía. La prueba mostró que la película de mantillo de PLA era degradable y no causaría contaminación ambiental. Cubrir la película de mantillo de PLA podría promover el crecimiento y desarrollo de la sandía.

03Materiales de embalaje de alimentos

En comparación con el polietileno (polietileno, PE), cloruro de polivinilo (PVC), polipropileno (polipropileno, PP) y otros materiales, el ácido poliláctico tiene buena biodegradabilidad, excelentes propiedades antibacterianas y antifúngicas.

Usando PLLA-PVA-PCL Película compuesta y materiales de embalaje con nisina-añadidos para el envasado al vacío de carne fría, la vida útil de la carne envasada es mucho más larga que la de la película adhesiva de PE, y la carne se mantiene relativamente bien Color y calidad.

Bajo diferentes condiciones de gas, los resultados de la prueba de empaquetado sin envasar, empaquetado de atmósfera modificada PLA, empaquetado de atmósfera modificada PE, empaquetado al vacío PLA, y los envases al vacío de PE en el efecto de mantenimiento fresco de la carambola muestran que las bolsas de embalaje de película de PLA pueden preservar la calidad de la apariencia y el grupo nutricional de la carambola. Puntos, extendiendo la vida útil de la fruta estrella.

Artículo Fuente: Internet

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