PLA: самый многообещающий биоразлагаемый пластик
PLA (полимолочная кислота) — это новый тип разлагаемого материала, который можно получить путем извлечения крахмала из возобновляемых растений, затем подвергнуть биологической ферментации для получения молочной кислоты и, наконец, получить путем химического синтеза. PLA обладает хорошей разлагаемостью и может быть полностью разложен микроорганизмами. Изделия из PLA могут полностью разлагаться на CO2 и воду после использования, они нетоксичны и не вызывают раздражения.
PLA имеет механические свойства, аналогичные полипропилену, а его блеск, прозрачность и технологичность аналогичны полистиролу, а температура его обработки ниже, чем у полиолефина. Метод переработки пластика заключается в переработке в различные упаковочные материалы, волокна и нетканые материалы и т. д., которые широко используются в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и гражданской сфере.
Метод получения PLA в целом можно разделить на метод прямой поликонденсации и метод полимеризации с раскрытием кольца (лактидный метод). Метод прямой поликонденсации, также известный как метод ПК или одностадийный метод, использует активность молочной кислоты для удаления карбоксильных и гидроксильных групп в присутствии групп дегидратации, так что молекулы молочной кислоты поликонденсируются с образованием низкомолекулярных полимеры, а затем молекулы непосредственно обезвоживаются при высокой температуре. Одним из процессов конденсации PLA в PLA обычно является полимеризация в расплаве, полимеризация в растворе и полимеризация в расплаве в твердой фазе, среди которых наиболее широко используется полимеризация в расплаве.
Метод полимеризации с раскрытием кольца также называют ROP-методом, то есть мономер молочной кислоты сначала дегидратируют и циклизуют для синтеза лактида, а затем перекристаллизованный лактид полимеризуют для получения PLA. Этот метод позволяет получать PLA с чрезвычайно высокой молекулярной массой. Это примерно от 700 000 до 1 миллиона (низкомолекулярный PLA может быстро разлагаться, что способствует высвобождению лекарств и подходит для медицинской области; высокомолекулярный PLA имеет важное коммерческое значение в производстве волокон, текстиля, пластика и упаковки) , так что текущий промышленный процесс синтеза полимолочной кислоты в основном используется в вышеуказанном.
Полимолочная кислота обладает высокой прочностью, высоким модулем упругости, хорошей прозрачностью и воздухопроницаемостью, но скорость ее кристаллизации при переработке слишком низкая, что приводит к длительному циклу обработки и плохой термостойкости, что значительно ограничивает область применения продуктов из полимолочной кислоты. . В настоящее время наиболее распространенным способом улучшения характеристик полимолочной кислоты является добавление зародышеобразователя, а в реальных технологических процессах на предприятиях тальк является наиболее часто используемым неорганическим зародышеобразователем для полимолочной кислоты, который может улучшить растяжение и изгиб полимолочной кислоты. кислота и др. Механические свойства улучшают его термостойкость.
В настоящее время глобальные производственные мощности PLA составляют около 653 500 тонн, а основные производители PLA в основном сосредоточены в США, Китае, Таиланде, Японии и других странах. American Nature Works является крупнейшим в мире производителем PLA с годовой производственной мощностью 180 000 тонн, что составляет около 30% мировых производственных мощностей PLA. Производство PLA в моей стране началось относительно поздно, и основное сырье для лактида в основном зависит от импорта. По техническим причинам или из-за отсутствия лактида в сырье некоторые заводы PLA не могут стабильно работать или находятся в остановленном состоянии. Фактическая эффективная производственная мощность составляет около 48 000 тонн в год, а объем производства — около 18 000 тонн в год.
PLA имеет широкий спектр применения и успешно используется в пластиковой упаковке, биомедицине и текстильных волокнах. Безвредные свойства PLA делают его перспективным для широкого применения в области упаковки, в основном используемой в качестве упаковки для пищевых продуктов, упаковки продуктов и сельскохозяйственных мульчирующих пленок. PLA имеет гладкую поверхность, хорошую прозрачность и превосходные барьерные свойства и во многих местах может полностью заменить PS (полистирол) и PET (полиэтилентерефталат), тем самым уменьшая проблему пластикового загрязнения. Разлагаемое волокно PLA сочетает в себе способность к разложению, проводимость влаги и огнестойкость, а также формуемость, применение и способность к разложению, и широко используется в области текстильных волокон. В то же время PLA обладает отличной биосовместимостью и хорошими физическими свойствами. После разложения он образует углекислый газ и воду, которые безвредны для человеческого организма и могут разлагаться естественным путем. Поэтому PLA все чаще используется в области биомедицины, например, для консолидации тканей (таких как костные винты, фиксирующие пластины и заглушки), перевязки ран (например, искусственная кожа), доставки лекарств (например, контроля диффузии) и закрытия ран (например, аппликации). швов).