Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Полилактид (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).
Содержание
Синтез
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 оптическую активность, 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[2], 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[3], 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 (50-53С);
- стереокомплекс с высокой температурой плавления из чистых L- и D- линий полилактида.[4]
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/см
|
| Размер мельчайших деталей
|
0,3 мм
|
| Объёмная усадка при изготовлении изделий
|
обычно не более 0,8% [5]
|
| Влагопоглощение
|
0,5—50 %
|
Применения
Полилактид отвечает концепции устойчивого развития[источник не указан 4510 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[6], 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.[7]
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 «ВНИИСВ»
См. также
Ссылки
Примечания
- Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
- T. Maharanaa, B. Mohantyb, Y.S. Negi. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability; Progress in Polymer Science 34(2009) 99—124
- Garlotta D. A literature review of poly(lactic acid). J Polym Environ 2001;9:63—84.
- Полилактид - что это такое? (неопр.) Полимер инфо | Все о пластике и полимерных материалах (28 декабря 2015). Дата обращения: 17 февраля 2023. Архивировано 17 февраля 2023 года.
- Kamluk A. N., Likhamanau A. O. Experimental determination of the rational geometrical parameters of the sprinkler frame arms and deflector on the expansion rate and stability of foam (рус.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. — 2019. — 28 марта (т. 64, № 1). — С. 60—68. — ISSN 2524-244X. — doi:10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68.
- ИКЕА отзывает почти 160 000 тарелок, мисок и кружек из-за «опасности ожогов» после недовольных отзывов покупателей в США Архивная копия от 28 мая 2021 на Wayback Machine // Газета.ru, 27.05.2021
- Откуда ручки растут. «Лента.ру» протестировала первый в мире ручной 3D-принтер (неопр.). Дата обращения: 11 января 2014. Архивировано 12 января 2014 года.
- ВТБ начнет выпускать банковские карты без пластика (неопр.). Дата обращения: 13 февраля 2020. Архивировано 13 февраля 2020 года.
- PLASTINFO: portal of plastic industry (неопр.). plastinfo.ru. Дата обращения: 17 января 2021. Архивировано 15 января 2021 года.
|
|