พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่พบมากที่สุดในชีวิต-polylactic Acid PLA คำอธิบายใหญ่!

กรด polylactic คืออะไร?

Polylactic Acid (PLA) เป็นวัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพและทดแทนชนิดใหม่ซึ่งทำจากวัตถุดิบแป้งที่เสนอโดยทรัพยากรพืชทดแทน (เช่นข้าวโพดมันสำปะหลังฯลฯ)

วัตถุดิบแป้งเป็น saccharified เพื่อให้ได้กลูโคสแล้วหมักจากกลูโคสและสายพันธุ์บางอย่างในการผลิตกรดแลคติคความบริสุทธิ์สูง, จากนั้นใช้วิธีการสังเคราะห์สารเคมีเพื่อสังเคราะห์กรดโพลีแลคติคที่มีน้ำหนักโมเลกุลบางอย่าง

กรดโพลิแลคติคมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ดี หลังการใช้งานสามารถย่อยสลายได้หมดจดโดยจุลินทรีย์ในธรรมชาติภายใต้สภาวะเฉพาะและในที่สุดก็สร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่งไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม มันเป็นประโยชน์มากในการปกป้องสิ่งแวดล้อมและได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

กรดโพลิแลคติคหรือที่เรียกว่าโพลีแลคไทด์เป็นของตระกูลโพลีเอสเตอร์ Polylactic Acid เป็นพอลิเมอร์ที่ได้จากการทำให้กรดแลคติกเป็นวัตถุดิบหลัก แหล่งที่มาของวัตถุดิบเพียงพอและสามารถสร้างใหม่ได้ ส่วนใหญ่ใช้ข้าวโพดและมันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบ

กระบวนการผลิตของกรดโพลีแลคติกปราศจากมลภาวะและผลิตภัณฑ์สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อให้เกิดวงจรในธรรมชาติดังนั้นจึงเป็นวัสดุโพลิเมอร์สีเขียวในอุดมคติ

กรดโพลิแลคติคมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีอุณหภูมิในการประมวลผล170 ~ 230 ℃ ความต้านทานต่อตัวทำละลายที่ดีสามารถประมวลผลได้หลายวิธีเช่นการอัดขึ้นรูปการปั่นการยืดสองแนวการฉีดขึ้นรูป นอกจากจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพแล้วผลิตภัณฑ์ที่ทำจากกรดโพลีแลคติคมีความเข้ากันได้ดีทางชีวภาพความเงางามความโปร่งใสความรู้สึกของมือและความต้านทานความร้อนตลอดจนความต้านทานแบคทีเรียบางอย่างสารหน่วงไฟและความต้านทานรังสียูวีดังนั้นพวกเขาจึงมีประโยชน์มาก ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์เส้นใยและ nonwovens ฯลฯปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ในเสื้อผ้า (ชุดชั้นในแจ๊กเก็ต) อุตสาหกรรม (ก่อสร้างเกษตรป่าไม้การผลิตกระดาษ) และด้านการแพทย์และสุขภาพ

ราคาของ PLA ก่อนอุตสาหกรรมขนาดใหญ่คือ $1000 /kg. ต่อมาการผลิตขนาดใหญ่ได้รับการตระหนักผ่านการวิจัยอุตสาหกรรมของกลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ ramani Narayan ของมหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกน

การผลิตกรดโพลิแลคติกยังคงอยู่ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาในประเทศของฉัน PLA มีการใช้งานมากมายและสามารถใช้ในการอัดขึ้นรูปการฉีดขึ้นรูปการวาดฟิล์มการปั่นและสาขาอื่นๆ

วิธีการเตรียมกรดโพลิแลคติก

โดยทั่วไปการเตรียมกรดโพลิแลคติก (PLA) ถูกสังเคราะห์จากกรดแลคติกเป็นวัตถุดิบ มีวิธีการสังเคราะห์หลายชนิดในปัจจุบันยิ่งเป็นผู้ใหญ่มากขึ้นคือวิธีการ polycondensation โดยตรงของกรดแลคติกและอื่นๆคือการสังเคราะห์ lactide โดยกรดแลคติกก่อน, จากนั้นพอลิเมอไรเซชันเปิดแหวนภายใต้ผลกระทบของตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังมีวิธีการพอลิเมอไรเซชันแบบแข็ง

01.วิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงของกรดแลคติก

วิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงได้รับการศึกษาเร็วที่สุดเท่าที่1930S และ1940s แต่เนื่องจากเทคโนโลยีที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดน้ำในปฏิกิริยาไม่สามารถแก้ไขได้ดี, น้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ต่ำ (ทั้งหมดต่ำกว่า4000) มีความแข็งแรงต่ำมากง่ายต่อการย่อยสลายไม่มีการปฏิบัติจริง

Showa Polymer Co., Ltd. ของญี่ปุ่น adopts วิธีการของความร้อนช้ากรดแลคติคในก๊าซเฉื่อยและบีบอัดมันช้าเพื่อให้กรดแลคติคโดยตรงแห้งและควบแน่น, และปฏิกิริยาจะถูกย่อเพิ่มเติมที่220 ~ 260 ° C และ133 PA เพื่อให้ได้น้ำหนักโมเลกุลมากกว่า4000 กรดโพลิแลคติค อย่างไรก็ตามเวลาปฏิกิริยาของวิธีนี้ยาวนานและผลิตภัณฑ์จะมีอายุย่อยสลายเปลี่ยนสีและไม่สม่ำเสมอที่อุณหภูมิสูงในขั้นตอนต่อมา บริษัทเคมี Mitsui Press ของญี่ปุ่นใช้วิธีการพอลิเมอไรเซชันในการฆ่าเชื้อกรดแลคติคโดยตรงเพื่อให้ได้กรดโพลีแลคติค

คุณสมบัติหลักของวิธีการโดยตรงคือกรดโพลีแลคติกที่สังเคราะห์ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นเมื่อปฏิกิริยา polycondensation ดำเนินไปในระดับหนึ่งระบบจะปรากฏในสถานะสมดุล มันจะต้องมีความร้อนและแรงดันที่จะทำลายสมดุลปฏิกิริยาและเงื่อนไขปฏิกิริยาค่อนข้างรุนแรง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาผ่านนวัตกรรมและการปรับปรุงเทคโนโลยีวิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงได้ทำให้ความคืบหน้าบางอย่างและควรนำไปใช้กับอุตสาหกรรมการผลิตขนาดใหญ่ในอนาคตอันใกล้นี้เนื่องจากเทคโนโลยียังคงเป็นผู้ใหญ่

02 02ค่ะวงแหวนพอลิเมอไรเซชัน

พอลิเมอไรเซชันการเปิดแหวนเป็นวิธีการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก เร็วที่สุดเท่าที่ศตวรรษ mid-20th นักวิจัยดูปองท์ได้รับกรดโพลีแลคติกน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยพอลิเมอไรเซชันการเปิดวงแหวน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการวิจัยต่างประเทศเกี่ยวกับการสังเคราะห์กรดโพลีแลคติกส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่พอลิเมอไรเซชันการเปิดวงแหวนของ lactide

ผลิตภัณฑ์ polylactic Acid Series ที่ผลิตโดย boeheringer zngelhelm ในประเทศเยอรมนีโดยวิธีนี้ปรากฏในตลาดภายใต้ชื่อการค้ากรดโพลิแลคติคที่ผลิตโดย mucin ในสหรัฐอเมริกาจะถูกประมวลผลโดย Meltblown และ spunbond เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ไม่ทอทางการแพทย์ และมีบริษัทเพียงไม่กี่แห่งในประเทศของฉันที่สามารถสังเคราะห์กรดโพลิเมอร์โพลีแลคติคได้เช่นสถาบันการวิจัยโพลิเมอร์ของมหาวิทยาลัย Sun Yat-Sen

พอลิเมอไรเซชันที่เปิดแหวนส่วนใหญ่ใช้ปลาหมึกยักษ์เป็นผู้ริเริ่มน้ำหนักโมเลกุลสามารถเข้าถึงได้หลายล้านคนและความแข็งแรงทางกลสูง พอลิเมอไรเซชันและการแยกจะดำเนินการในสองขั้นตอน:

ขั้นตอนแรกคือการได้รับ lactide ผ่านการคายน้ำ cyclization ของกรด polylactic;

ขั้นตอนที่สองคือการได้รับ polylactide โดยแหวนเปิด polymerization ของ lactide;

อย่างไรก็ตามวิธีการพอลิเมอไรเซชันในวงแหวนนี้มีความต้องการสูงมากเกี่ยวกับความบริสุทธิ์ของตัวเร่งปฏิกิริยาและความบริสุทธิ์ของโมโนเมอร์ในระหว่างพอลิเมอไรเซชัน แม้แต่สิ่งสกปรกจำนวนน้อยมากก็จะทำให้น้ำหนักโมเลกุลของ PLA น้อยกว่า100,000และสภาวะพอลิเมอไรเซชันเช่นอุณหภูมิความดันตัวเร่งปฏิกิริยาฯลฯประเภทและปริมาณของ PLA เวลาตอบสนองฯลฯจะส่งผลอย่างมากต่อน้ำหนักโมเลกุลของ PLA ดังนั้นการสังเคราะห์ PLA น้ำหนักโมเลกุลสูงจึงเป็นความยากทางเทคนิค

03.โพลิเมอไรเซชันของรัฐที่เป็นของแข็ง

วิธีการนี้ได้มาจากการทำให้เรซินน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่ได้จากวิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงภายใต้สภาวะของความดันที่ลดลงและสูญญากาศและอุณหภูมิระหว่าง TG และ TM, เพื่อเพิ่มระดับของพอลิเมอไรเซชันและเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลจึงช่วยปรับปรุงความแข็งแรงและประสิทธิภาพการประมวลผลของวัสดุ

กระบวนการเตรียมกรดโพลิแลคติก

เราส่วนใหญ่พูดถึงวิธีการพอลิเมอไรเซชันการเปิดวงแหวนที่ใช้กันทั่วไปและกระบวนการของมันมีดังนี้:

01.ยึดตามหลัก

พืชเปลือกเช่นข้าวโพดถูกบดเพื่อสกัดแป้งซึ่งทำเป็นกลูโคสที่ไม่ได้กลั่น ตอนนี้เทคโนโลยีขั้นสูงจำนวนมากได้เอาชนะกระบวนการบดและสกัดวัตถุดิบโดยตรงจากพืชจำนวนมาก

02 02ค่ะการหมักหมัก

กลูโคสถูกหมักในลักษณะที่คล้ายกับการผลิตเบียร์หรือแอลกอฮอล์ซึ่งกลายเป็นกรดแลคติคคล้ายกับอาหารที่เพิ่มเข้ามาเพื่อใช้ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์

03.ผลิตภัณฑ์ระดับกลาง

โมโนเมอร์กรดแลคติคจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลาง-กรดแลคติคลดน้ำคือ lactide โดยกระบวนการความเข้มข้นพิเศษ

04ค่ะการรวมการแบ่งแยก

หลังจากที่โมโนเมอร์ lactide บริสุทธิ์แล้วกระบวนการละลายที่ปราศจากตัวทำละลายจะใช้เพื่อดำเนินการเปิดวงแหวนให้เสร็จสมบูรณ์เพื่อยืดอายุโมโนเมอร์

05.โพลิเมอร์ดัดแปลง

เนื่องจากความแตกต่างของน้ำหนักโมเลกุลและความเป็นผลึกของพอลิเมอร์คุณสมบัติของวัสดุจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากดังนั้น PLA จึงมีการแก้ไขที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

สาขาการประยุกต์ใช้กรดโพลิแลคติค

01.ด้านชีวการแพทย์

ในด้านของ biomedicine วัสดุกรด polylactic สามารถใช้เป็นวัสดุขนส่งยาเสพติดวัสดุนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อวัสดุซ่อมแซมกระดูกฯลฯ

ด้านการแพทย์เป็นสาขาแรกของการประยุกต์ใช้ PLA และสารประกอบของมัน ปัจจุบันการวิจัยขั้นพื้นฐานที่กว้างขวางและการใช้งานทางคลินิกได้รับการดำเนินการในด้านของการผ่าตัดกระดูก, การผ่าตัดทรวงอก, การผ่าตัด maxillofacial และการรักษาเป้าหมายเนื้องอก

02 02ค่ะอุตสาหกรรมและการเกษตร

กรดโพลิแลคติคมีความเป็นพลาสติกที่ดีทนความร้อนและคุณสมบัติการประมวลผลทางกายภาพ มันสามารถแปรรูปเป็นฟิล์มคลุมดินเพื่อการเกษตรเพื่อชดเชยข้อบกพร่องที่เปราะบางและไม่สามารถย่อยสลายได้ของฟิล์มคลุมดินแบบดั้งเดิม เชือกวัสดุที่ปล่อยช้าสำหรับสารกำจัดศัตรูพืชและปุ๋ยฯลฯ

ความสามารถในการย่อยสลายของฟิล์มคลุมด้วยหญ้าโพลีเอทิลีนธรรมดา (PE) และฟิล์มคลุมด้วยหญ้า polylactic เปรียบเทียบและศึกษารวมทั้งการเจริญเติบโตของผ้าฝ้ายภายใต้ภาพยนตร์คลุมดินที่แตกต่างกัน พบว่าฟิล์มคลุมด้วยหญ้า polylactic Acid เริ่มเสื่อมลงภายในประมาณ20วันและพื้นที่ย่อยสลายสามารถเข้าถึงได้ประมาณ80% ในช่วงระยะเวลาการเก็บเกี่ยวฝ้าย และฟิล์มพลาสติกที่ย่อยสลายได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนที่ดีขึ้น

ผลกระทบของฟิล์มคลุมด้วยหญ้า PE ธรรมดาและฟิล์มคลุมด้วยหญ้า polylactic Acid (PLA) บนการปลูกแตงโมถูกเปรียบเทียบและศึกษา การทดสอบแสดงให้เห็นว่า PLA mulch Film สามารถย่อยสลายได้และจะไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ครอบคลุมฟิล์มคลุมด้วยหญ้า PLA สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของแตงโม

03.วัสดุบรรจุภัณฑ์อาหาร

เมื่อเทียบกับโพลีเอทิลีน (Polyethylene, PE), โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC), โพรพิลีน (โพรพิลีน, PP) และวัสดุอื่นๆกรดโพลีแลคติกมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราที่ดีเยี่ยม

การใช้ฟิล์มคอมโพสิต PLLA-PVA-PCL และวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เพิ่ม nisin สำหรับบรรจุภัณฑ์สูญญากาศของเนื้อสัตว์แช่เย็นอายุการเก็บรักษาของเนื้อบรรจุจะยาวกว่าฟิล์มยึด PE, และเนื้อจะถูกเก็บไว้ค่อนข้างดีสีและคุณภาพ

ภายใต้สภาวะก๊าซที่แตกต่างกันผลการทดสอบของบรรจุภัณฑ์ที่ไม่มีการบรรจุ, PLA Modified atmosphere packaging, PE Modified atmosphere packaging, PLA vacuum packaging, และบรรจุภัณฑ์สูญญากาศ PE บนผลการรักษาความสดใหม่ของมะเฟืองแสดงให้เห็นว่าถุงบรรจุภัณฑ์ฟิล์ม PLA สามารถรักษาคุณภาพรูปลักษณ์และกลุ่มโภชนาการของมะเฟืองได้ดี คะแนนยืดอายุการเก็บรักษาของผลไม้ดาว

ที่มาบทความ: อินเทอร์เน็ต

หากบทความไม่เข้มงวดฉันขอแนะนำให้ผู้อ่านแก้ไข

หากมีการละเมิดใดๆโปรดติดต่อผู้เขียน