Полимолочная кислота (PLA): экологически чистый пластик

Содержание
  1. Что такое PLA? Полимолочная кислота или полиактид (PLA) — это биоразлагаемый и биоактивный полиэфир, состоящий из строительных блоков молочной кислоты. Впервые он был открыт в 1932 году Уоллесом Карозерсом при нагревании молочной кислоты в вакууме при удалении конденсированной воды. Раньше производился только PLA с низкой плотностью. Используя лактид в качестве сырья и в процессе полимеризации с раскрытием кольца, наконец была разработана версия PLA с высокой плотностью. Раннее применение PLA с высокой плотностью в основном ограничивалось биомедицинскими областями. из-за его способности безопасно всасываться биологически. За последние десятилетия развитие экономичных методов производства и растущее экологическое сознание потребителей привели к широкому использованию PLA в качестве упаковочного материала для потребительских товаров. PLA производится из возобновляемых источников и компостируется, что решает проблемы утилизации твердых отходов и снижает нашу зависимость от сырья на основе нефти. В настоящее время это второй по объему производства и потребления биопластик в мире. Не пропустите: лучшие нити PLA. Таблица свойств PLA Свойство Значение Полное наименование Полимолочная кислота (PLA) Плавление Точка от 150 до 160 ° C (от 302 до 320 ° F) Стеклование 60-65 ° C Температура литьевой формы от 178 до 240 ° C (от 353 до 464 ° F) Плотность 1,210–1,430 г · см − 3 Химическая формула (C3H4O2) n Кристалличность 37% Модуль упругости при растяжении 2,7–16 ГПа Растворимость Хлорированные растворители, горячий бензол, тетрагидрофуран и диоксан (не растворим в воде). Как производится PLA? PLA — это полиэфир (полимер, содержащий сложноэфирную группу), состоящий из двух возможных мономеров или строительных блоков: молочной кислоты и лактида. Молочная кислота может быть произведена бактериальной ферментацией источника углеводов в контролируемых условиях. При промышленном производстве молочной кислоты предпочтительным источником углеводов может быть кукурузный крахмал, корни маниоки или сахарный тростник, что делает процесс устойчивым и возобновляемым. Производство PLA путем прямой конденсации молочной кислоты кислота возможна. Однако этот процесс обычно приводит к менее желательному PLA с низкой плотностью. Для получения PLA высокой плотности молочную кислоту нагревают в присутствии кислотного катализатора с образованием циклического лактида. В присутствии металлических катализаторов лактид подвергается процессу полимеризации с раскрытием кольца с образованием PLA высокой плотности. Продолжаются исследования, чтобы предложить еще более экологичные и дешевые методы производства PLA.. Помимо самой сельскохозяйственной продукции, растительные остатки, такие как стебли, солома, шелуха и листья, могут быть переработаны и использованы в качестве альтернативных источников углеводов. Остатки, которые нельзя сбродить, можно использовать в качестве источника тепла для уменьшения использования углеводородов, полученных из ископаемого топлива. Преимущества PLA Одним из основных преимуществ PLA является его биоразлагаемый характер и экологически безопасный процесс производства, что делает его экологически безопасным. выбор пластика. При правильных обстоятельствах PLA может распадаться на свои природные элементы менее чем за месяц, в отличие от столетий, которые потребуются для разложения традиционных пластмасс. PLA особенно подходит для применений с коротким сроком службы, например, для бутылок с водой и пищевых контейнеров. Процесс производства PLA также более безопасен для окружающей среды. Помимо использования возобновляемого сырья, выбросы парниковых газов во время производства также ниже. Поскольку углекислый газ потребляется во время выращивания кукурузы, чистые выбросы парниковых газов от всего процесса производства PLA можно даже считать отрицательными. Текущие исследования использования альтернативных источников углеводов, таких как сельскохозяйственные и бытовые отходы, даже предполагают, что производство PLA может привести к уменьшению общего количества твердых отходов. PLA является термопластом, что означает, что он превратится в в жидкость с температурой плавления от 150 до 160 по Цельсию. Отличительной особенностью термопластов является то, что их можно нагревать, затвердевать при охлаждении и повторно нагревать для образования других форм без какого-либо разрушения. Напротив, термореактивный пластик (такой как эпоксидная смола или меламин) можно нагреть и отформовать только один раз, но полученный продукт больше нельзя повторно нагревать, так как он просто сгорит. Это свойство PLA делает его желательным материалом для вторичной переработки. PLA может быть разделен на его исходные мономеры с помощью процесса термической деполимеризации или гидролиза. Полученный раствор мономера можно очистить и использовать для последующего производства PLA без потери качества. Если материал, сделанный из PLA, будет сожжен, токсичных паров не будет. Недостатки PLA Легкость плавления PLA делает его легким работать с. Однако это также делает PLA непригодным для высокотемпературных применений, таких как контейнеры, предназначенные для хранения горячих жидкостей. Материал, сделанный из PLA, может даже проявлять признаки размягчения или деформации в жаркий летний день. PLA по-прежнему считается хуже полиэтилентерефталата (ПЭТ) для длительного хранения пищевых продуктов из-за проницаемости проблемы с PLA. Было обнаружено, что упаковочный материал PLA более проницаем для влаги и кислорода по сравнению с другими пластиками, что может привести к более быстрой порче пищевых продуктов. Области применения, в которых критически важны ударная вязкость и ударопрочность, также могут не подходить для более хрупкого PLA.. Какие материалы можно изготавливать из PLA? PLA можно обрабатывать экструзией, литьем под давлением, литьем, экструзией с раздувом, термоформованием и прядением волокон для получения полезных и универсальные продукты. Обычно он доступен на рынке в виде тонких пленок для термоформования, пластиковых гранул для литья под давлением или нитей для 3D-печати. Доступны различные цвета PLA. Более прочные версии PLA были разработаны путем смешивания различных изомеров PLA, что привело к более высокой температуре плавления (на 40-50 градусов Цельсия) и повышенной механической прочности. Эта улучшенная версия нашла широкий спектр применений, таких как контейнеры для микроволновой печи и инженерные пластмассы. Кратковременные применения, такие как контейнеры для пищевых продуктов, бутылки с водой и одноразовые столовые приборы, являются популярным применением PLA. Пленка PLA сжимается при нагревании, что делает ее желательным материалом для термоусадочной пленки. Замечания фирм, которые используют PLA в качестве материала для упаковки пищевых продуктов, указывают на предпочтение PLA из-за повышенной эстетики, лучшей пригодности для печати, хорошей устойчивость к жирам и маслам, а также уменьшение проблем с передачей вкуса и запаха. PLA широко используется в медицине из-за его способности разлагаться до нетоксичной молочной кислоты. Медицинские имплантаты, такие как винты, стержни, штифты и сетка, были изготовлены с использованием PLA. Внутри тела пациента эти имплантаты полностью разрушаются в течение от 6 месяцев до 2 лет, что устраняет необходимость в дальнейшей хирургии. PLA можно экструдировать в тонкие волокна со значительной механической прочностью. Эти волокна PLA использовались для производства повседневной спортивной одежды, обивочных материалов, средств гигиены и подгузников. PLA — один из двух пластиков, наиболее часто используемых в 3D-печати (второй — акрилонитрилбутадиен. Стирол или АБС). В частности, PLA широко используется в 3D-печати для изготовления плавленых нитей, где твердые частицы PLA заключены в гипсовые формованные изделия для формирования форм, которые можно заполнить расплавленным металлом. Это метод, известный как «литье по потерям из PLA» Какое будущее у PLA? Разработка более дешевых и экологически безопасных процессов, с помощью которых производится PLA. должно привести к снижению его цены на рынке, что приведет к его более широкому применению. Этому будет также способствовать растущая база потребителей, заботящихся об окружающей среде. Проблемы с проницаемостью, хрупкостью и низкой температурой плавления необходимо будет решить путем дальнейших исследований, но можно с уверенностью сказать, что PLA продолжит заменять пластмассы на нефтяной основе для фармацевтических и пищевых упаковочных материалов в будущем. Внимание! Никогда не оставляйте 3D-принтеры без присмотра. Они могут представлять опасность для пожарной безопасности.
  2. Таблица свойств PLA
  3. Как производится PLA?
  4. Преимущества PLA
  5. Недостатки PLA
  6. Какие материалы можно изготавливать из PLA?
  7. Какое будущее у PLA?

Что такое PLA?

Полимолочная кислота или полиактид (PLA) — это биоразлагаемый и биоактивный полиэфир, состоящий из строительных блоков молочной кислоты. Впервые он был открыт в 1932 году Уоллесом Карозерсом при нагревании молочной кислоты в вакууме при удалении конденсированной воды. Раньше производился только PLA с низкой плотностью. Используя лактид в качестве сырья и в процессе полимеризации с раскрытием кольца, наконец была разработана версия PLA с высокой плотностью.

Раннее применение PLA с высокой плотностью в основном ограничивалось биомедицинскими областями. из-за его способности безопасно всасываться биологически. За последние десятилетия развитие экономичных методов производства и растущее экологическое сознание потребителей привели к широкому использованию PLA в качестве упаковочного материала для потребительских товаров. PLA производится из возобновляемых источников и компостируется, что решает проблемы утилизации твердых отходов и снижает нашу зависимость от сырья на основе нефти. В настоящее время это второй по объему производства и потребления биопластик в мире.

Не пропустите: лучшие нити PLA.

Таблица свойств PLA

Свойство Значение
Полное наименование Полимолочная кислота (PLA)
Плавление Точка от 150 до 160 ° C (от 302 до 320 ° F)
Стеклование 60-65 ° C
Температура литьевой формы от 178 до 240 ° C (от 353 до 464 ° F)
Плотность 1,210–1,430 г · см − 3
Химическая формула (C3H4O2) n
Кристалличность 37%
Модуль упругости при растяжении 2,7–16 ГПа
Растворимость Хлорированные растворители, горячий бензол, тетрагидрофуран и диоксан (не растворим в воде).

Как производится PLA?

PLA — это полиэфир (полимер, содержащий сложноэфирную группу), состоящий из двух возможных мономеров или строительных блоков: молочной кислоты и лактида. Молочная кислота может быть произведена бактериальной ферментацией источника углеводов в контролируемых условиях. При промышленном производстве молочной кислоты предпочтительным источником углеводов может быть кукурузный крахмал, корни маниоки или сахарный тростник, что делает процесс устойчивым и возобновляемым.

Производство PLA путем прямой конденсации молочной кислоты кислота возможна. Однако этот процесс обычно приводит к менее желательному PLA с низкой плотностью. Для получения PLA высокой плотности молочную кислоту нагревают в присутствии кислотного катализатора с образованием циклического лактида. В присутствии металлических катализаторов лактид подвергается процессу полимеризации с раскрытием кольца с образованием PLA высокой плотности.

Продолжаются исследования, чтобы предложить еще более экологичные и дешевые методы производства PLA.. Помимо самой сельскохозяйственной продукции, растительные остатки, такие как стебли, солома, шелуха и листья, могут быть переработаны и использованы в качестве альтернативных источников углеводов. Остатки, которые нельзя сбродить, можно использовать в качестве источника тепла для уменьшения использования углеводородов, полученных из ископаемого топлива.

Преимущества PLA

Одним из основных преимуществ PLA является его биоразлагаемый характер и экологически безопасный процесс производства, что делает его экологически безопасным. выбор пластика. При правильных обстоятельствах PLA может распадаться на свои природные элементы менее чем за месяц, в отличие от столетий, которые потребуются для разложения традиционных пластмасс. PLA особенно подходит для применений с коротким сроком службы, например, для бутылок с водой и пищевых контейнеров.

Процесс производства PLA также более безопасен для окружающей среды. Помимо использования возобновляемого сырья, выбросы парниковых газов во время производства также ниже. Поскольку углекислый газ потребляется во время выращивания кукурузы, чистые выбросы парниковых газов от всего процесса производства PLA можно даже считать отрицательными. Текущие исследования использования альтернативных источников углеводов, таких как сельскохозяйственные и бытовые отходы, даже предполагают, что производство PLA может привести к уменьшению общего количества твердых отходов.

PLA является термопластом, что означает, что он превратится в в жидкость с температурой плавления от 150 до 160 по Цельсию. Отличительной особенностью термопластов является то, что их можно нагревать, затвердевать при охлаждении и повторно нагревать для образования других форм без какого-либо разрушения. Напротив, термореактивный пластик (такой как эпоксидная смола или меламин) можно нагреть и отформовать только один раз, но полученный продукт больше нельзя повторно нагревать, так как он просто сгорит. Это свойство PLA делает его желательным материалом для вторичной переработки.

PLA может быть разделен на его исходные мономеры с помощью процесса термической деполимеризации или гидролиза. Полученный раствор мономера можно очистить и использовать для последующего производства PLA без потери качества. Если материал, сделанный из PLA, будет сожжен, токсичных паров не будет.

Недостатки PLA

Легкость плавления PLA делает его легким работать с. Однако это также делает PLA непригодным для высокотемпературных применений, таких как контейнеры, предназначенные для хранения горячих жидкостей. Материал, сделанный из PLA, может даже проявлять признаки размягчения или деформации в жаркий летний день.

PLA по-прежнему считается хуже полиэтилентерефталата (ПЭТ) для длительного хранения пищевых продуктов из-за проницаемости проблемы с PLA. Было обнаружено, что упаковочный материал PLA более проницаем для влаги и кислорода по сравнению с другими пластиками, что может привести к более быстрой порче пищевых продуктов. Области применения, в которых критически важны ударная вязкость и ударопрочность, также могут не подходить для более хрупкого PLA..

Какие материалы можно изготавливать из PLA?

PLA можно обрабатывать экструзией, литьем под давлением, литьем, экструзией с раздувом, термоформованием и прядением волокон для получения полезных и универсальные продукты. Обычно он доступен на рынке в виде тонких пленок для термоформования, пластиковых гранул для литья под давлением или нитей для 3D-печати. Доступны различные цвета PLA.

Более прочные версии PLA были разработаны путем смешивания различных изомеров PLA, что привело к более высокой температуре плавления (на 40-50 градусов Цельсия) и повышенной механической прочности. Эта улучшенная версия нашла широкий спектр применений, таких как контейнеры для микроволновой печи и инженерные пластмассы. Кратковременные применения, такие как контейнеры для пищевых продуктов, бутылки с водой и одноразовые столовые приборы, являются популярным применением PLA. Пленка PLA сжимается при нагревании, что делает ее желательным материалом для термоусадочной пленки.

Замечания фирм, которые используют PLA в качестве материала для упаковки пищевых продуктов, указывают на предпочтение PLA из-за повышенной эстетики, лучшей пригодности для печати, хорошей устойчивость к жирам и маслам, а также уменьшение проблем с передачей вкуса и запаха.

PLA широко используется в медицине из-за его способности разлагаться до нетоксичной молочной кислоты. Медицинские имплантаты, такие как винты, стержни, штифты и сетка, были изготовлены с использованием PLA. Внутри тела пациента эти имплантаты полностью разрушаются в течение от 6 месяцев до 2 лет, что устраняет необходимость в дальнейшей хирургии.

PLA можно экструдировать в тонкие волокна со значительной механической прочностью. Эти волокна PLA использовались для производства повседневной спортивной одежды, обивочных материалов, средств гигиены и подгузников.

PLA — один из двух пластиков, наиболее часто используемых в 3D-печати (второй — акрилонитрилбутадиен. Стирол или АБС). В частности, PLA широко используется в 3D-печати для изготовления плавленых нитей, где твердые частицы PLA заключены в гипсовые формованные изделия для формирования форм, которые можно заполнить расплавленным металлом. Это метод, известный как «литье по потерям из PLA»

Какое будущее у PLA?

Разработка более дешевых и экологически безопасных процессов, с помощью которых производится PLA. должно привести к снижению его цены на рынке, что приведет к его более широкому применению. Этому будет также способствовать растущая база потребителей, заботящихся об окружающей среде. Проблемы с проницаемостью, хрупкостью и низкой температурой плавления необходимо будет решить путем дальнейших исследований, но можно с уверенностью сказать, что PLA продолжит заменять пластмассы на нефтяной основе для фармацевтических и пищевых упаковочных материалов в будущем.

Внимание! Никогда не оставляйте 3D-принтеры без присмотра. Они могут представлять опасность для пожарной безопасности.
Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий