Interested Article - Полилактид

amity
  • 2021-12-19
  • 1

Полилакти́д ( полимолочная кислота, ПЛА , PLA ) — биоразлагаемый , биосовместимый , термопластичный , алифатический полиэфир , мономером которого является молочная кислота . Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы , такие как кукуруза и сахарный тростник . Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), популярен в 3d печати как самый простой в использовании материал, а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов (обычно данный материал проходит специальную медицинскую сертификацию).

Синтез

Полимеризация лактида с раскрытием цикла.

Существует два способа синтеза полилактида: поликонденсация молочной кислоты и полимеризация лактида. В промышленности используется их комбинация. Поликонденсацией молочной кислоты можно получать только низкомолекулярный полилактид, так как в процессе выделяется побочный продукт — вода, отвести которую из реакции сложно, и поэтому растущая полимерная цепь разрушается. Получившийся низкомолекулярный полилактид деполимеризуют до димера молочной кислоты, лактида. Полученный лактид полимеризуют при высокой температуре с добавлением катализатора октаноата олова , получая высокомолекулярный полилактид.

Свойства и структура

И молочная кислота , и лактид проявляют , то есть существуют в виде двух L- и D- стереоизомеров , являющихся зеркальным отображением друг друга. Варьируя относительное содержание этих форм в полилактиде, можно задавать свойства получаемого полимера, а также получать различные классы полилактидных материалов. Полилактид из 100 % L-лактида ( L-ПЛА ) имеет высокую степень стереорегулярности, что придает ему кристалличность . Температура стеклования L-ПЛА: 54—58 ° C , температура плавления 170—180 °C, скачок теплоёмкости 100 % аморфного ПЛА 0,54 Дж/(г·К). Используя при полимеризации смесь D- и L- форм лактида, получают аморфный полилактид ( L,D-ПЛА ), температура стеклования которого составляет 50—53 °C , плавление отсутствует, так как нет кристаллической фазы .
Самая высокая температура плавления у стереокомплекса, состоящего из чистого L-ПЛА и чистого D-ПЛА. Две цепочки сплетаются, и образующиеся дополнительные взаимодействия между ними ведут к повышению температуры плавления (до 220 °C).

В качестве разновидностей базового материала можно выделить следующие виды полилактида:

  • аморфный полилактид с низкой температурой стеклования (50-53ºС);
  • стереокомплекс с высокой температурой плавления из чистых L- и D- линий полилактида.

Физические свойства

Величина Значение
Температура плавления 173-178 °C
Температура размягчения 50 °C
Твердость (по Роквеллу) R70-R90
Относительное удлинение при разрыве 3,8 %
Прочность на изгиб 55,3 МПа
Прочность на разрыв 57,8 МПа
Модуль упругости при растяжении 3,3 ГПа
Модуль упругости при изгибе 2,3 ГПа
Температура стеклования 60—65 °C
Плотность 1,23—1,25 г/см³
Размер мельчайших деталей 0,3 мм
Объёмная усадка при изготовлении изделий обычно не более 0,8%
Влагопоглощение 0,5—50 %

Применения

Биоразлагаемые одноразовые стаканы в ресторанах

Полилактид отвечает концепции устойчивого развития [ источник не указан 3905 дней ] , так как для его синтеза используются ежегодно возобновляемые природные ресурсы. Упаковочные изделия из полилактида — экологически чистая альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке на основе химически стойких полимеров.

Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды , средств личной гигиены, выемок для теста . Биоразлагаемые пакеты из полилактида используются в таких крупных торговых сетях как Wal-Mart Stores и Kmart .

Ввиду своей биосовместимости, полилактид широко применяется в медицине : для производства хирургических нитей и штифтов, а также в системах доставки лекарств.

Полилактид также применяется в 3D-принтерах в качестве исходного материала для печати.

Производство

Самый крупный производитель L-ПЛА — американская компания Nature Works (140 000 тонн/год). Также ПЛА производится компанией Toyota (Япония), Hitachi (Япония), DuPont (США), Galactic ( Бельгия ), Hisun Biomaterials ( Китай ), а основной производитель L,D-ПЛА — компания PURAC и Total Corbion ( Нидерланды ).

В России же PLA не синтезируется в промышленных масштабах, но на 2019 год появилось уже более 20 производств, перерабатывающих данный полимер, большая часть из которых относится к сфере аддитивных технологий. Однако, биоразлагаемая посуда и упаковка импортируется из разных стран несколькими компаниями. С 2015 года в России налажено производство медицинского высокочистого PLA на мощностях АО « » [ источник не указан 1511 дней ] . В феврале 2020 года ВТБ заявил о начале производства банковских карт из полилактида. . В декабре 2020 года российская компания ПК «Натуральные Материалы» подписала соглашение с швейцарским производителем оборудования Sulzer о постройке завода по производству PLA мощностью в 10 000 тонн/год .

См. также

Ссылки

Примечания

  1. Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
  2. T. Maharanaa, B. Mohantyb, Y.S. Negi. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability; Progress in Polymer Science 34(2009) 99—124
  3. Garlotta D. A literature review of poly(lactic acid). J Polym Environ 2001;9:63—84.
  4. Полимер инфо | Все о пластике и полимерных материалах (28 декабря 2015). Дата обращения: 17 февраля 2023. 17 февраля 2023 года.
  5. Kamluk A. N. , Likhamanau A. O. // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. — 2019. — 28 марта ( т. 64 , № 1 ). — С. 60—68 . — ISSN . — doi : . [ ]
  6. ИКЕА от 28 мая 2021 на Wayback Machine // Газета.ru , 27.05.2021
  7. . Дата обращения: 11 января 2014. 12 января 2014 года.
  8. . Дата обращения: 13 февраля 2020. 13 февраля 2020 года.
  9. . plastinfo.ru . Дата обращения: 17 января 2021. 15 января 2021 года.
Источник —

amity
  • 2021-12-19
  • 1
  • Tags:
Полилактид
Общие
Систематическое наименование
поли (3,6-диметил-1,4- диоксан-2,5-дион
Сокращения ПЛА
Хим. формула (C 3 H 4 O 2 ) n
Физические свойства
Молярная масса (72) n
Плотность 1,290\1,248 г/см³ (кристалличный\аморфный)
Термические свойства
Т. плав. 170—180 ℃ (100 % L-ПЛА)
Т. стекл. 54—58\50—53 ℃ (L-ПЛА\L,D-ПЛА)
Удельная теплота плавления 93 Дж/г (100 % L-ПЛА)
Классификация
Номер CAS
ChEBI 53407
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа) , если не указано иное.

Same as Полилактид

The title for the last searches