1.1. Syntheseverfahren
Im Allgemeinen wird die Herstellung von Polymilchsäure (PLA) aus Milchsäure als Rohstoff synthetisiert. Gegenwärtig gibt es viele synthetische Methoden, die reifer ist die direkte Polykondensationsmethode von Milchsäure, und die andere besteht darin, zuerst Laktid aus Milchsäure zu synthetisieren und dann die ringöffnende Polymerisation unter der Wirkung eines Katalysators zu synthetisieren. Es gibt auch eine Festphasenpolymerisationsmethode.
1. Direktpolymerisationsverfahren mit Milchsäure
Die direkte Polymerisationsmethode wurde bereits in den 1930er und 1940er Jahren untersucht, aber da die Schlüsseltechnologien im Zusammenhang mit der Wasserentfernung in der Reaktion nicht gut gelöst wurden, ist das Molekulargewicht der Produkte niedrig (alle unter 4000), Sehr geringe Festigkeit, leicht zu zersetzen, keine Praktikabilität.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. übernimmt die Methode, Milchsäure langsam in Inertgas zu erhitzen und langsam zu dekomprimieren, so dass die Milchsäure direkt dehydriert und kondensiert wird, und der Reaktant wird weiter polykondensiert bei 220 ~ 260 ° C und 133 Pa, um ein Molekulargewicht von mehr als 4000 zu erhalten. Polymilchsäure. Die Reaktionszeit dieser Methode ist jedoch lang, und das Produkt wird in einem späteren Stadium bei hoher Temperatur gealtert, zersetzt, verfärbt und ungleichmäßig sein. Die japanische Mitsui Press Chemical Company verwendet die Lösungspolymerisationsmethode, um Milchsäure direkt zu polymerisieren, um Polymilchsäure zu erhalten.
Das Hauptmerkmal der direkten Methode ist, dass die synthetisierte Polymilchsäure keinen Katalysator enthält, so dass, wenn die Polykondensationsreaktion bis zu einem gewissen Grad fortschreitet, das System in einem Gleichgewichtszustand erscheint. Es muss erhitzt und unter Druck gesetzt werden, um das Reaktionsgleichgewicht zu brechen, und die Reaktionsbedingungen sind relativ hart. In den letzten Jahren hat die direkte Polymerisationsmethode durch die Innovation und Verbesserung der Technologie einige Fortschritte gemacht, und sie sollte in naher Zukunft auf die industrielle Großproduktion angewendet werden, wenn die Technologie weiter reift.
2. Ringöffnendes Polymerisationsverfahren
Die Ringöffnungspolymerisation ist die weltweit am weitesten verbreitete Produktionsmethode. Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts erhielten DuPont-Forscher hochmolekulare Polymilchsäure durch ringöffnende Polymerisation. In den letzten Jahren konzentrierte sich die ausländische Forschung zur Synthese von Polymilchsäure hauptsächlich auf die ringöffnende Polymerisation von Lactid.
Die von Boehringer Zngelhelm in Deutschland nach diesem Verfahren hergestellten Produkte der Polymilchsäure-Serie erscheinen unter dem Handelsnamen auf dem Markt; die von Cargill in den Vereinigten Staaten hergestellte Polymilchsäure wird durch Schmelzblasen und Spinnenverklebung verarbeitet, um medizinische Vliesstoffe zu entwickeln; und es gibt nur eine Handvoll Unternehmen in meinem Land, die Polymer-Polymilchsäure synthetisieren können, wie das Institut für Polymerforschung der Sun Yat-Sen University. Ringöffnende Polymerisation verwendet meist Zinnokufat als Initiator, das Molekulargewicht kann eine Million erreichen, die mechanische Festigkeit ist hoch und die Polymerisation und Trennung erfolgt in zwei Schritten:
3. Die Festkörperpolymerisationsmethode
Diese Methode erhält man durch Polymerisieren des niedermolekularen Harzes, das durch direkte Polymerisation unter den Bedingungen von reduziertem Druck und Vakuum und Temperatur zwischen Tg-Tm erhalten wird, um seinen Polymerisationsgrad zu erhöhen und sein Molekulargewicht zu erhöhen, wodurch die Materialfestigkeit und Verarbeitbarkeit verbessert wird.
4. Nehmen Sie das Material
Schalenfrüchte wie Mais werden zerkleinert, um die Stärke zu extrahieren, die dann zu unraffinierter Glukose verarbeitet wird. Jetzt haben viele Hochtechnologien den Prozess des Mahlens und Extrahierens von Rohstoffen direkt aus einer großen Anzahl von Nutzpflanzen überwunden.
5. Gärung
Glukose wird ähnlich wie bei der Herstellung von Bier oder Alkohol fermentiert, der zu Milchsäure wird, ähnlich einem Lebensmittel, das zur Verwendung im menschlichen Muskelgewebe hinzugefügt wird.
6. Zwischenprodukte
Das Milchsäuremonomer wird durch ein spezielles Konzentrationsverfahren in ein Zwischenprodukt - wasserreduzierte Milchsäure, nämlich Lactid, umgewandelt.
7. Aggregation
Nachdem das Lactidmonomer vakuumgereinigt wurde, wird ein lösungsmittelfreier Lösungsprozess verwendet, um die Ringöffnungsaktion zur Polymerisation des Monomers abzuschließen.
8. Polymer-Modifikation
Aufgrund des Unterschieds im Molekulargewicht und der Kristallinität des Polymers können die Materialeigenschaften stark verändert werden, so dass PLA für verschiedene Anwendungen unterschiedlich modifiziert wird.