生命の最も一般的な生分解性プラスチック-ポリ乳酸PLAの大きな説明!

ポリ乳酸とは何ですか?

ポリ乳酸 (PLA) は、再生可能な植物資源 (トウモロコシ、キャッサバなど) によって提案されたデンプン原料から作られた、新しいタイプのバイオベースで再生可能な生分解性材料です。

デンプン原料を糖化してグルコースを得てから、グルコースと特定の菌株から発酵させて高純度乳酸を生成し、そして、化学合成法を使用して、特定の分子量のポリ乳酸を合成します。

ポリ乳酸は良好な生分解性を有する。 使用後、特定の条件下で自然界の微生物によって完全に分解され、最終的に二酸化炭素と水が生成され、環境を汚染しません。 環境を保護することは非常に有益であり、環境に優しい材料として認識されています。

ポリラクチドとしても知られるポリ乳酸は、ポリエステルファミリーに属します。 ポリ乳酸は、乳酸を主原料として重合したポリマーである。 原料の源は十分であり、再生することができます。 主にトウモロコシとキャッサバを原料として使用しています。

ポリ乳酸の製造プロセスは無公害であり、製品は自然界のサイクルを実現するために生分解される可能性があるため、理想的な緑色のポリマー材料です。

ポリ乳酸は、優れた熱安定性、170〜230 ℃ の処理温度、優れた耐溶剤性を備えており、押出、紡績、二軸ストレッチ、射出ブロー成形などのさまざまな方法で処理できます。 ポリ乳酸で作られた製品は、生分解性であることに加えて、優れた生体適合性、光沢、透明性、手の感触、耐熱性、および特定の細菌耐性、難燃性、UV耐性を備えています。彼らは非常に便利です。 包装材料、繊維、不織布などとして広く使用されており、現在主に衣料品 (下着、アウターウェア) 、産業 (建設、農業、林業、製紙) 、医療および健康の分野で使用されています。

大規模な工業化前のPLAの価格は1000ドル/kgです。 その後、ミシガン州立大学のラマニ・ナラヤン教授の研究グループの工業化研究を通じて大規模な生産が実現しました。

ポリ乳酸の生産は、私の国ではまだ開発の初期段階にあります。 PLAには多くの用途があり、押出、射出成形、フィルム描画、スピニングなどの分野で使用できます。

ポリ乳酸の调制方法

一般的に、ポリ乳酸 (PLA) の製造は、原料として乳酸から合成される。 現在、多くの種類の合成方法がありますが、乳酸の直接重縮化法はより成熟しており、もう1つは最初に乳酸によってラクチドを合成することです。そして触媒の効果の下での開環重合。 固相重合法もある。

01乳酸直接重合法

直接重合法は早くも1930年代と1940年代に研究されてきましたが、反応中の水の除去に関わる重要な技術は十分に解決できないため、製品の分子量は低く (すべて4000以下) 、非常に低い強度、分解しやすい、実用性はありません。

日本の昭和ポリマーは、乳酸を不活性ガス中でゆっくり加熱してゆっくりと減圧する方法を採用しているため、乳酸を直接脱水して凝縮させ、反応物は220〜260 °Cおよび133 Paでさらにポリ凝縮され、4000を超える分子量が得られます。 ポリ乳酸。 しかし、この方法の反応時間は長く、製品は後の段階で高温で熟成、分解、変色、不均一になります。 日本の三井プレス化学会社は、溶液重合法を使用して乳酸を直接重合させ、ポリ乳酸を得る。

直接法の主な特徴は、合成されたポリ乳酸が触媒を含まないことである。 したがって、重縮反応がある程度進行すると、システムは平衡状態になります。 反応平衡を破るには加熱して加圧する必要があり、反応条件は比較的厳しいです。 近年、技術の革新と改善を通じて、直接重合法はいくつかの進歩を遂げました。技術が成熟し続けるので、それは近い将来に大規模な工業生産に適用されるべきです。

02リングオープニング重合

開環重合は、世界で最も広く使用されている製造方法です。 Mid-20th世紀には早くも、デュポンの研究者は開環重合によって高分子量のポリ乳酸を入手しました。 近年、ポリ乳酸の合成に関する外国の研究は、主にラクチドの開環重合に焦点を合わせている。

この方法でドイツのBoeheringer Zngelhelmによって製造されたポリ乳酸シリーズ製品は、商品名で市場に出回っています。米国のカーギルによって生産されたポリ乳酸は、医療用不織布製品を開発するためにメルツブローンとスパンボンドによって処理されます。 私の国には、Sun Yat-Sen大学のポリマー研究所など、ポリマーポリ乳酸を合成できる企業はほんの一握りです。

開環重合は主に開始剤として第一八分酸第一スズを使用し、分子量は数百万に達する可能性があり、機械的強度は高いです。 重合と分離は2つのステップで行われます。

最初のステップは、ポリ乳酸の脱水環化を通じてラクチドを得ることです。

第2のステップは、ラクチドの開環重合によってポリラクチドを得ることである。

しかしながら、この開環重合法は、重合中の触媒の純度およびモノマーの純度に関して非常に高い要求を有する。 非常に少量の不純物であっても、PLAの分子量は100,000未満になり、重合条件は温度、圧力、触媒などになります。PLAの種類と量、反応時間などもPLAの分子量に大きく影響し、 したがって、高分子量PLAの合成は技術的な困難です。

03固体重合

この方法は、直接重合法により得られた低分子量樹脂を、減圧・真空およびTgとTmの間の温度の条件下で重合させることにより得られる。その重合度を高め、分子量を増加させ、それによって材料の强度および加工性能を改善する。

ポリ乳酸の制造プロセス

我々は主に、より一般的に使用される開環重合法について話し、そのプロセスは大まかに次のとおりです。

01に基づく

トウモロコシなどの貝殻作物を粉砕してでんぷんを抽出し、未精製のブドウ糖にします。 現在、多くの高度な技術が、多数の作物から直接原材料を粉砕し抽出するプロセスを克服しています。

02発酵

グルコースはビールやアルコールの製造と同様の方法で発酵され、人間の筋肉組織で使用するために添加される食品と同様の乳酸になります。

03中間製品

乳酸モノマーは、特別な濃縮プロセスによって、中間生成物である水還元乳酸、つまりラクチドに変換されます。

04集約

ラクチドモノマーが真空精製された後、溶媒を含まない溶解プロセスを使用して、モノマーを重合するための開環作用を完了させます。

05ポリマー修正

ポリマーの分子量と結晶化度の違いにより、材料の特性が大幅に変更される可能性があるため、PLAはアプリケーションごとに異なる方法で変更されます。

ポリ乳酸の応用分野

01生物医学分野

生物医学の分野では、ポリ乳酸材料は、薬物輸送材料、組織工学足場材料、骨修復材料などとして使用することができます。

医療分野は、PLAおよびその化合物の初期の応用分野である。 現在、整形外科、胸部外科、顎顔面外科、および腫瘍標的療法の分野で、広範な基礎研究および臨床応用が実施されています。

02産業と農業

ポリ乳酸は、良好な可塑性、耐熱性および物理的加工特性を有する。 それは、伝統的なマルチフィルムの壊れやすく非分解性の欠陥を補うために農業マルチフィルムに加工することができます。 ロープ、殺虫剤や肥料などの徐放性材料。

通常のポリエチレン (PE) マルチフィルムとポリ乳酸マルチフィルムの分解性、および異なるマルチングフィルムの下での綿の成長を比較および研究しました。 ポリ乳酸マルチフィルムは約20日で劣化し始め、綿花の収穫期間中に劣化面積が約80% に達する可能性があることがわかりました。 そして分解性プラスチックフィルムはよりよい断熱性能を示しました。

スイカの植え付けに対する通常のPEマルチフィルムとポリ乳酸 (PLA) マルチフィルムの効果を比較し、研究しました。 テストは、PLAマルチフィルムが分解可能であり、環境汚染を引き起こさないことを示しました。 PLAマルチフィルムをカバーすると、スイカの成長と発達を促進する可能性があります。

03食品包装材料

ポリエチレン (ポリエチレン、PE) 、ポリ塩化ビニル (PVC) 、ポリプロピレン (ポリプロピレン、PP) および他の材料と比較して、ポリ乳酸は良好な生分解性、優れた抗菌性および抗真菌性を有する。

冷蔵肉の真空包装にPLLA-PVA-PCL複合フィルムとニシン添加包装材料を使用すると、包装肉の貯蔵寿命はPEラップフィルムよりもはるかに長くなります。肉は比較的よく色と品質に保たれています。

さまざまなガス条件下で、パッケージ化されていない、PLA変更された雰囲気パッケージ、PE変更された雰囲気パッケージ、PLA真空パッケージのテスト結果、カランボラのフレッシュキープ効果に関するPE真空パッケージは、PLAフィルム包装袋がカランボラの外観品質と栄養グループを十分に維持できることを示しています。 ポイント、スターフルーツの贮蔵寿命を延ばす。

記事のソース: インターネット

記事が厳密でない場合は、読者に修正することをお勧めします。

侵害がある場合は、著者に連絡してください。