1.1. Metodo di sintesi
In generale, la preparazione dell'acido polilattico (PLA) viene sintetizzata dall'acido lattico come materia prima. Al momento, esistono molti metodi sintetici, il più maturo è il metodo di policondensazione diretta dell'acido lattico e l'altro consiste nel sintetizzare prima il lattide dall'acido lattico e quindi la polimerizzazione ad apertura dell'anello sotto l'azione di un catalizzatore. Esiste anche un metodo di polimerizzazione in fase solida.
1. Metodo di polimerizzazione diretta dell'acido lattico
Il metodo della polimerizzazione diretta è stato studiato già negli anni '30 e '40, ma poiché le tecnologie chiave relative alla rimozione dell'acqua nella reazione non sono state ben risolte, il peso molecolare dei prodotti è basso (tutti inferiori a 4000), resistenza molto bassa , facile da scomporre, nessuna praticità.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. adotta il metodo di riscaldare lentamente l'acido lattico in gas inerte e decomprimerlo lentamente in modo che l'acido lattico sia direttamente disidratato e condensato e il reagente sia ulteriormente policondensato a 220 ~ 260 gradi C e 133 Pa a ottenere un peso molecolare superiore a 4000. Acido polilattico. Tuttavia, il tempo di reazione di questo metodo è lungo e il prodotto sarà invecchiato, decomposto, scolorito e irregolare a temperature elevate nella fase successiva. La giapponese Mitsui Press Chemical Company utilizza il metodo di polimerizzazione in soluzione per polimerizzare direttamente l'acido lattico per ottenere l'acido polilattico.
La caratteristica principale del metodo diretto è che l'acido polilattico sintetizzato non contiene un catalizzatore, quindi quando la reazione di policondensazione progredisce in una certa misura, il sistema apparirà in uno stato di equilibrio. Deve essere riscaldato e pressurizzato per rompere l'equilibrio di reazione e le condizioni di reazione sono relativamente dure. Negli ultimi anni, attraverso l'innovazione e il miglioramento della tecnologia, il metodo di polimerizzazione diretta ha compiuto alcuni progressi e dovrebbe essere applicato alla produzione industriale su larga scala nel prossimo futuro poiché la tecnologia continua a maturare.
2. Metodo di polimerizzazione ad apertura dell'anello
La polimerizzazione ad anello aperto è il metodo di produzione più utilizzato al mondo. Già nella metà del 20° secolo, i ricercatori DuPont hanno ottenuto acido polilattico ad alto peso molecolare mediante polimerizzazione ad apertura dell'anello. Negli ultimi anni, la ricerca straniera sulla sintesi dell'acido polilattico si è concentrata principalmente sulla polimerizzazione ad apertura dell'anello del lattide.
I prodotti della serie di acido polilattico prodotti da Boehringer Zngelhelm in Germania con questo metodo appaiono sul mercato con il nome commerciale; l'acido polilattico prodotto da Cargill negli Stati Uniti viene lavorato mediante soffiatura a fusione e spun bonding per sviluppare prodotti non tessuti per uso medico; e Ci sono solo poche aziende nel mio paese in grado di sintetizzare acido polilattico polimerico, come l'Institute of Polymer Research della Sun Yat-Sen University. La polimerizzazione ad apertura dell'anello utilizza principalmente ottoato stannoso come iniziatore, il peso molecolare può raggiungere il milione, la resistenza meccanica è elevata e la polimerizzazione e la separazione vengono eseguite in due fasi:
3. Il metodo di polimerizzazione allo stato solido
Questo metodo si ottiene polimerizzando la resina a basso peso molecolare ottenuta per polimerizzazione diretta in condizioni di pressione e vuoto ridotti e temperatura tra Tg-Tm, in modo da aumentarne il grado di polimerizzazione e aumentarne il peso molecolare, migliorando così la resistenza e la lavorabilità del materiale .
4. Prendi il materiale
Le colture a guscio come il mais vengono frantumate per estrarre l'amido, che viene poi trasformato in glucosio non raffinato. Ora molte alte tecnologie hanno superato il processo di macinazione ed estrazione delle materie prime direttamente da un gran numero di colture.
5. Fermentazione
Il glucosio viene fermentato in modo simile alla produzione di birra o alcol, che diventa acido lattico simile a un alimento aggiunto per l'uso nel tessuto muscolare umano.
6. Prodotti intermedi
Il monomero dell'acido lattico viene convertito in un prodotto intermedio - acido lattico ridotto in acqua, ovvero lattide, mediante uno speciale processo di concentrazione.
7. Aggregazione
Dopo che il monomero lattidico è stato purificato sotto vuoto, viene utilizzato un processo di dissoluzione senza solventi per completare l'azione di apertura dell'anello per polimerizzare il monomero.
8. Modifica del polimero
A causa della differenza nel peso molecolare e nella cristallinità del polimero, le proprietà del materiale possono essere notevolmente modificate, quindi il PLA viene modificato in modo diverso per diverse applicazioni.