Abbaubarer Kunststoff – Polymilchsäure (PLA)

Abbaubarer Kunststoff – Polymilchsäure (PLA)

Polymilchsäure(im Folgenden als PLA bezeichnet) gilt als das kommerziell vielversprechendste biologisch abbaubare Material und wird auch als das bezeichnet"König der abbaubaren Materialien". Laut Statistik der European Bioplastics Association weltweitPLADie Produktionskapazität wird im Jahr 2022 etwa 40,2 % der gesamten weltweiten Produktionskapazität für biologisch abbaubare Kunststoffe ausmachen. Dieser Anteil soll bis 2027 auf 67,1 % steigen, und die entsprechende globale Produktionskapazität soll von 459.000 Tonnen auf 2,384 Millionen Tonnen steigen. Es ist eine wohlverdiente Hauptkraft.

Polymilchsäure, auch Polylactid oder genanntPLA, ist einPolyesterpolymer polymerisiertmit Milchsäure als Hauptrohstoff. Es handelt sich um eine neue Art von biologisch abbaubarem Material.

PLAist einthermoplastischer aliphatischer Polyester, weil es im Milchsäuremolekül ein chirales Kohlenstoffatom und zwei optische Isomere gibt. Daher kann PLA in Poly-L-Milchsäure (PLLA), Poly-D-Milchsäure (PDLA) und Polyracemische Milchsäure (PDLLA) unterteilt werden. Unter diesen ist PLLA ein teilkristallines Polymer mit harter Textur; während PDLLA ein istamorphes transparentes Polymerweil die beiden Isomere in der Molekülkette nicht in einer geordneten Kristallstruktur angeordnet werden können.

PLA hatgute thermische Stabilitätund die Verarbeitungstemperatur beträgt 170~230℃.

1) Es weist eine gute Lösungsmittelbeständigkeit auf und kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden, z. B. durch Extrudieren, Spinnen, biaxiales Strecken, Spritzgießen, Blasformen usw.

2) Produkte aus PLA sind nicht nur biologisch abbaubar, sondern verfügen auch über gute mechanische Eigenschaften, Biokompatibilität, Glanz, Transparenz, Haptik und Hitzebeständigkeit.

3) Wenn PLA verbrannt wird, ist sein Verbrennungsheizwert derselbe wie der von verbranntem Papier, der halb so hoch ist wie der von verbrannten herkömmlichen Kunststoffen (wie Polyethylen), und verbranntes PLA wird niemals giftige Gase wie Stickstoffverbindungen und Sulfide freisetzen. Der menschliche Körper enthält auch Milchsäure in Monomerform, was auf die Sicherheit dieses zersetzbaren Produkts hinweist.

Herstellungsmethode von PLA

1. Direkte Polykondensationsmethode (einstufige Methode)

Die direkte Kondensation von Milchsäuremonomeren wird auch als einstufige Polymerisation bezeichnet. In Gegenwart eines Dehydratisierungsmittels werden die Hydroxyl- und Carboxylgruppen im Milchsäuremolekül erhitzt und dehydriert und direkt zu Oligomeren kondensiert. Fügen Sie einen Katalysator hinzu und erhöhen Sie die Temperatur weiter, und die Polymilchsäure mit einem niedrigen relativen Molekulargewicht polymerisiert zu einer Polymilchsäure mit einem höheren relativen Molekulargewicht.

2. Zweistufige Methode

Milchsäure wird in ein zyklisches Dimerlactid umgewandelt, das dann ringgeöffnet und zu Polymilchsäure kondensiert wird. Diese Technologie ist relativ ausgereift. Der Hauptprozess besteht darin, dass die Rohstoffe durch Mikroorganismen fermentiert werden, um Milchsäure zu erhalten, und dann einer Raffination, Dehydratisierung und Oligomerisierung, Hochtemperaturpyrolyse und schließlich der Polymerisation zu Polymilchsäure unterzogen werden.

3. Herstellung von Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht durch Reaktionsextrusion

Mithilfe einer Kombination aus einem diskontinuierlichen Rührreaktor und einem Doppelschneckenextruder zur Durchführung kontinuierlicher Schmelzpolymerisationsexperimente kann aus Milchsäure durch kontinuierliche Schmelzpolykondensation Polymilchsäure mit einem Molekulargewicht von 150.000 gewonnen werden. Ein Doppelschneckenextruder wird verwendet, um das Milchsäure-Präpolymer mit niedriger Molmasse auf dem Extruder weiter zu polykondensieren, um Polymilchsäure mit höherer Molmasse herzustellen.

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