البلاستيك الأكثر شيوعًا القابل للتحلل في الحياة-حمض اللبنيك PLA تفسير كبير!

ما هو حمض اللبنيك ؟

حمض Polylactic (PLA) هو نوع جديد من المواد القابلة للتحلل الحيوي والمتجددة ، وهي مصنوعة من مواد خام النشا التي تقترحها الموارد النباتية المتجددة (مثل الذرة والكسافا ، وما إلى ذلك).

يتم تخمير المادة الخام للنشا للحصول على الجلوكوز ، ثم تخميره من الجلوكوز وبعض السلالات لإنتاج حمض اللاكتيك عالي النقاء ، ثم يتم استخدام طريقة التوليف الكيميائي لتجميع حمض اللبنيك مع وزن جزيئي معين.

حمض اللبنيك لديه قابلية جيدة للتحلل البيولوجي. بعد الاستخدام ، يمكن أن تتحلل تمامًا بسبب الكائنات الحية الدقيقة في الطبيعة في ظل ظروف محددة ، وتولد أخيرًا ثاني أكسيد الكربون والماء ، والذي لا يلوث البيئة. إنه مفيد للغاية لحماية البيئة ومعترف به كمواد صديقة للبيئة.

حمض Polylactic ، المعروف أيضا باسم polylactide ، ينتمي إلى عائلة البوليستر. حمض اللبنيك هو بوليمر يتم الحصول عليه عن طريق بوليمر حمض اللاكتيك كمادة خام رئيسية. مصدر المواد الخام يكفي ويمكن تجديده. يستخدم الذرة والكسافا بشكل رئيسي كمواد خام.

عملية إنتاج حمض اللبنيك خالية من التلوث ، ويمكن أن يتحلل المنتج لتحقيق الدورة في الطبيعة ، لذلك فهو مادة بوليمر خضراء مثالية.

يحتوي حمض Polylactic على ثبات حراري جيد ، ودرجة حرارة معالجة من ، ومقاومة جيدة للمذيبات ، يمكن معالجتها بطرق مختلفة ، مثل البثق ، والغزل ، والتمدد ثنائي المحور ، وقولبة النفخ بالحقن. بالإضافة إلى كونها قابلة للتحلل الحيوي ، تتميز المنتجات المصنوعة من حمض polylactic بالتوافق الحيوي الجيد ، اللمعان ، الشفافية ، الشعور باليد ومقاومة الحرارة ، بالإضافة إلى بعض مقاومة البكتيريا ، وتثبيط اللهب ومقاومة الاشعة فوق البنفسجية ، لذلك فهي مفيدة جدا. تستخدم على نطاق واسع كمواد تعبئة وألياف وأفران غير منسوجة وما إلى ذلك ، تستخدم حاليًا بشكل رئيسي في الملابس (الملابس الداخلية والملابس الخارجية) والصناعة (البناء والزراعة والغابات وصناعة الورق) والمجالات الطبية والصحية.

سعر PLA قبل التصنيع على نطاق واسع هو $./kg. في وقت لاحق ، تم تحقيق الإنتاج على نطاق واسع من خلال أبحاث التصنيع لمجموعة الأبحاث للأستاذ راماني ناريان من جامعة ولاية ميشيغان.

لا يزال إنتاج حمض اللبنيك في المرحلة الأولى من التطوير في بلدي. PLA لديها العديد من التطبيقات ويمكن استخدامها في البثق ، حقن صب ، رسم الفيلم ، الغزل وغيرها من المجالات.

طريقة تحضير حمض اللبنيك

بشكل عام ، يتم تصنيع تحضير حمض اللبنيك (PLA) من حمض اللاكتيك كمادة خام. هناك العديد من أنواع الطرق الاصطناعية في الوقت الحالي ، والأكثر نضجًا هي طريقة التكثيف المباشر لحمض اللاكتيك ، والآخر هو توليف اللاكتيك بواسطة حمض اللاكتيك أولاً ، ثم البلمرة المفتوحة الحلقية تحت تأثير المحفز. هناك أيضا طريقة البلمرة في المرحلة الصلبة.

01طريقة البلمرة المباشرة لحمض اللاكتيك

تمت دراسة طريقة البلمرة المباشرة في وقت مبكر كما هو الحال في os من من من من من من من من من من من قبل من قبل ، ولكن بما أن التقنيات الرئيسية التي تنطوي عليها إزالة الماء في التفاعل لا يمكن حلها بشكل جيد ، الوزن الجزيئي للمنتجات منخفض (الكل أدناه) ، قوة منخفضة للغاية ، سهلة التحلل ، لا عملية.

شوا بوليمر Co. ، ltd اليابان تعتمد طريقة تسخين حمض اللاكتيك ببطء في غاز خامل وفك ضغطه ببطء ، بحيث يتم تجفيف حمض اللاكتيك وتكثيفه مباشرة ، ويتم تفاعل التكاثف المتعدد عند ~ ، من من من من من من من من النوع من من من من من من من من من من النوع من حيث: ~ ، ° C وpa للحصول على وزن جزيئي أكبر من. حمض اللبنيك. ومع ذلك ، فإن وقت رد الفعل لهذه الطريقة طويل ، وسيتم تحلل المنتج وتغييرها وتفاوت درجة حرارة عالية في المرحلة اللاحقة. تستخدم شركة ميتسوي للكبس الكيميائي اليابانية طريقة بلمرة المحلول لبلمرة حمض اللاكتيك مباشرة للحصول على حمض اللبنيك.

السمة الرئيسية للطريقة المباشرة هي أن حمض البوليلاكتيك المركب لا يحتوي على محفز. لذلك ، عندما يتقدم تفاعل التكاثف المتعدد إلى حد ما ، سيظهر النظام في حالة توازن. تحتاج إلى التسخين والضغط لكسر توازن التفاعل ، وظروف التفاعل قاسية نسبيًا. في السنوات الأخيرة ، من خلال ابتكار التكنولوجيا وتحسينها ، حققت طريقة البلمرة المباشرة بعض التقدم ، ويجب تطبيقه على الإنتاج الصناعي واسع النطاق في المستقبل القريب مع استمرار نضج التكنولوجيا.

02فتح حلقة البلمرة

البلمرة المفتوحة الحلقية هي طريقة الإنتاج الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في العالم. في وقت مبكر من القرن ، حصل باحثو دوبونت على حمض متعدد اللبن عالي الوزن الجزيئي عن طريق البلمرة التي تفتح الحلقات. في السنوات الأخيرة ، ركزت الأبحاث الأجنبية حول تخليق حمض اللاكتيك بشكل رئيسي على بلمرة فتح الحلقة من اللاكتيد.

تظهر منتجات سلسلة حمض polylactic التي تنتجها Boeheringer Zngelhelm في ألمانيا بهذه الطريقة في السوق تحت الاسم التجاري ؛ تتم معالجة حمض polylactic الذي تنتجه Cargill في الولايات المتحدة بواسطة meltblown و spunbond لتطوير منتجات طبية غير منسوجة ؛ ولا يوجد سوى عدد قليل من الشركات في بلدي التي يمكنها تصنيع حمض البوليمر متعدد اللبن ، مثل معهد أبحاث البوليمر في جامعة صن ياسين.

تستخدم البلمرة التي تفتح الحلقات في الغالب أوكتوات ستانلوس كمبادر ، يمكن أن يصل الوزن الجزيئي إلى الملايين ، والقوة الميكانيكية عالية. يتم إجراء البلمرة والفصل على خطوتين:

الخطوة الأولى هي الحصول على اللاكتيد من خلال تدوير الجفاف لحمض البوليلاكتيك ؛

الخطوة الثانية هي الحصول على بوليلاكتيد عن طريق بلمرة فتح الحلقة من اللاكتيد ؛

ومع ذلك ، فإن طريقة البلمرة التي تفتح الحلقة هذه لها متطلبات عالية للغاية على نقاء المحفز ونقاء المونومر أثناء البلمرة. حتى كمية صغيرة جدًا من الشوائب ستجعل الوزن الجزيئي لـ PLA أقل من ، وظروف البلمرة مثل درجة الحرارة والضغط والمحفز وما إلى ذلك. نوع وكمية PLA ، وقت رد الفعل ، وما إلى ذلك سوف يؤثر أيضًا بشكل كبير على الوزن الجزيئي لـ PLA ، وبالتالي فإن توليف PLA الوزن الجزيئي العالي هو صعوبة تقنية.

03بلمرة الحالة الصلبة

يتم الحصول على هذه الطريقة عن طريق بلمرة الراتنج المنخفض الوزن الجزيئي الذي يتم الحصول عليه بواسطة طريقة البلمرة المباشرة في ظل ظروف انخفاض الضغط والفراغ ودرجة الحرارة بين Tg و Tm ، وذلك لزيادة درجة البلمرة وزيادة الوزن الجزيئي ، وبالتالي تحسين قوة وأداء معالجة المواد.

عملية إعداد حمض اللبنيك

نتحدث بشكل أساسي عن طريقة البلمرة الأكثر شيوعًا لفتح الحلقة ، وتكون عمليتها تقريبًا كما يلي:

01على أساس

يتم سحق المحاصيل الصدفية مثل الذرة لاستخلاص النشا ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى جلوكوز غير مكرر. الآن تغلبت العديد من التقنيات العالية على عملية طحن واستخراج المواد الخام مباشرة من عدد كبير من المحاصيل.

02تخمير

يتم تخمير الجلوكوز بطريقة مشابهة لإنتاج البيرة أو الكحول ، والذي يصبح حمض اللاكتيك مشابهًا للأغذية المضافة للاستخدام في الأنسجة العضلية البشرية.

03منتجات وسيطة

يتم تحويل مونومر حمض اللاكتيك إلى منتج وسيط-حمض اللاكتيك المخفض بالماء ، أي اللاكتيد ، من خلال عملية تركيز خاصة.

04التجميع

بعد تنقية مونومر اللاكتيد ، يتم استخدام عملية حل خالية من المذيبات لإكمال عملية فتح الحلقة لبلمرة المونومر.

05تعديل البوليمر

بسبب الاختلاف في الوزن الجزيئي والبلورية للبوليمر ، يمكن تغيير خصائص المواد إلى حد كبير ، لذلك يتم تعديل PLA بشكل مختلف للتطبيقات المختلفة.

مجالات تطبيق حمض اللبنيك

01المجال الطبي الحيوي

في مجال الطب الحيوي ، يمكن استخدام مواد حمض اللبنيك كمواد نقل المخدرات ، مواد سقالة هندسة الأنسجة ، مواد إصلاح العظام ، إلخ.

المجال الطبي هو مجال مبكر لتطبيق PLA ومركباته. في الوقت الحالي ، تم إجراء أبحاث أساسية واسعة وتطبيقات سريرية في مجالات جراحة تقويم الأعضاء وجراحة الصدر وجراحة الوجه والفكين والعلاج المستهدف للورم.

02الصناعة والزراعة

حمض Polylactic لديه مرونة جيدة ، ومقاومة للحرارة وخصائص المعالجة الفيزيائية. يمكن معالجتها في طبقة نشارة زراعية من أجل استبدال العيوب الهشة وغير القابلة للتحلل في طبقة المهاد التقليدية. الحبال ، مواد بطيئة الإطلاق للمبيدات الحشرية والأسمدة ، إلخ.

تمت مقارنة ودراسة قابلية التحلل للطبقة المهاد العادية من البولي إيثيلين (PE) وغطاء مهاد حمض اللبنيك ، بالإضافة إلى نمو القطن تحت أغشية مهاد مختلفة. تبين أن غشاء نشارة حمض اللبنيك بدأ في التحلل في حوالي 20 يومًا ، ويمكن أن تصل منطقة التحلل إلى حوالي ، خلال فترة حصاد القطن. وأظهر الفيلم البلاستيكي القابل للتحلل أداء عزل حراري أفضل.

تمت مقارنة ودراسة تأثيرات غشاء نشارة البولي إيثيلين العادي وحمض اللبنيك (PLA) على زراعة البطيخ. أظهر الاختبار أن طبقة نشارة PLA قابلة للتحلل ولن تسبب تلوثًا بيئيًا. تغطية فيلم نشارة PLA يمكن أن تعزز نمو وتطور البطيخ.

03مواد تغليف الطعام

مقارنة مع البولي إيثيلين (البولي إيثيلين ، البولي إيثيلين) ، كلوريد البولي فينيل (بولي كلوريد الفينيل) ، البولي بروبلين (البولي بروبلين ، بولي بروبلين) وغيرها من المواد ، حمض اللبنيك له قابلية تحلل حيوي جيدة ، خصائص ممتازة مضادة للبكتيريا ومضادة للفطريات.

باستخدام فيلم مركب ومواد تعبئة مضاف إليها نيسين للتغليف الفراغي للحوم المبردة ، العمر الافتراضي للحوم المعبأة أطول بكثير من العمر الافتراضي للحمة المعبأة ، ويتم حفظ اللحوم بشكل جيد نسبيا اللون والجودة.

تحت ظروف الغاز المختلفة ، نتائج اختبار غير المعبأة ، عبوة الغلاف الجوي المعدلة من PLA ، عبوة الغلاف الجوي المعدلة من PE ، عبوة فراغ PLA ، وتظهر التعبئة والتغليف الفراغية PE على تأثير الحفاظ على الطازجة من كارامبولا أن أكياس تغليف طبقة البولي إيثيلين PLA يمكن أن تحافظ على جودة المظهر ومجموعة التغذية من كارامبولا. نقاط ، إطالة العمر الافتراضي لفاكهة النجوم.

مصدر المقال: إنترنت

إذا لم تكن المقالة صارمة ، فإنني أحث القراء على تصحيحها.

إذا كان هناك أي انتهاك ، يرجى الاتصال بالمؤلف.