| Polilactidă | |
|---|---|
| General | |
| Nume sistematic | poli(3,6-dimetil-1,4-dioxan-2,5-dionă |
| Abrevieri | PLA |
| Chim. formulă | (C₃H₆O3)x |
| Proprietăți fizice | |
| Masă molară | (72) n |
| Densitate | 1,290\1,248 g/cm³ (cristalin/amorf) [1] |
| Proprietati termice | |
| T. se topesc. | 170-180℃ (100% L-PLA) |
| T. sticla. | 54—58\50—53℃ (L-PLA\L,D-PLA) |
| Căldura specifică de fuziune | 93 J/g (100% L-PLA) |
| Clasificare | |
| numar CAS | 26100-51-6 |
| CHEBI | 53407 |
| Datele se bazează pe condiții standard (25 ℃, 100 kPa) dacă nu este menționat altfel. | |
Acidul polilactic ( PLA , PLA ) este un poliester biodegradabil , biocompatibil , termoplastic , alifatic al cărui monomer este acidul lactic . Materiile prime pentru producție sunt resurse regenerabile anual, cum ar fi porumbul și trestia de zahăr . Este utilizat pentru producerea de produse cu o durată scurtă de viață (ambalaje alimentare, vesela de unică folosință, pungi, diverse recipiente), precum și în medicină, pentru producerea de fire și știfturi chirurgicale (de obicei, acest material este supus unei certificări medicale speciale).
Există două moduri de a sintetiza polilactide: policondensarea acidului lactic și polimerizarea lactidei . Combinația lor este folosită în industrie. Numai polilactida cu greutate moleculară mică poate fi obținută prin policondensarea acidului lactic, deoarece în proces este eliberat un produs secundar - apă, care este dificil de îndepărtat din reacție și, prin urmare, lanțul polimeric în creștere este distrus. Polilactida cu greutate moleculară mică rezultată este depolimerizată în dimerul acidului lactic , lactida. Lactida rezultată este polimerizată la temperatură ridicată cu adăugarea unui catalizator octanoat de staniu pentru a da o polilactidă cu greutate moleculară mare.
Atât acidul lactic, cât și lactida prezintă activitate optică , adică există ca doi stereoizomeri L și D , care sunt imagini în oglindă unul a celuilalt. Prin variarea conținutului relativ al acestor forme în polilactidă, este posibil să se stabilească proprietățile polimerului rezultat, precum și să se obțină diferite clase de materiale polilactide. Polilactida 100% L-lactidă ( L-PLA ) are un grad ridicat de stereoregularitate, dându-i cristalinitate . Temperatura de tranziție sticloasă a L-PLA: 54–58 ° C [2] , punctul de topire 170–180 °C, salt în capacitatea de căldură de 100% PLA amorf 0,54 J/(g K). Folosind un amestec de forme D și L de lactide în timpul polimerizării, se obține polilactidă amorfă ( L,D-PLA ), a cărei temperatură de tranziție vitroasă este de 50-53 ° C [3] , nu există topire, deoarece există nu este faza cristalina .
Cel mai înalt punct de topire este pentru stereocomplexul format din L-PLA pur și D-PLA pur. Cele două lanțuri se împletesc, iar interacțiunile suplimentare rezultate între ele duc la o creștere a punctului de topire (până la 220 °C).
| Valoare | Sens |
|---|---|
| Temperatură de topire | 173-178°C |
| Temperatura de înmuiere | 50°C |
| Duritate (Rockwell) | R70-R90 |
| Alungire la rupere | 3,8% |
| Rezistență la îndoit | 55,3 MPa |
| Rezistență la tracțiune | 57,8 MPa |
| Modulul de tracțiune | 3,3 GPa |
| Modulul de elasticitate la încovoiere | 2,3 GPa |
| Temperatura de tranziție sticloasă | 60-65°C |
| Densitate | 1,23-1,25 g/cm³ |
| Dimensiunea celor mai mici detalii | 0,3 mm |
| Contracție volumetrică în fabricarea produselor | de obicei nu mai mult de 0,8% [4] |
| absorbția umidității | 0,5-50% |
Polylactide îndeplinește conceptul de dezvoltare durabilă , deoarece resursele naturale regenerabile sunt folosite anual pentru sinteza acestuia. Produsele de ambalare din polilactidă sunt o alternativă ecologică la ambalajele tradiționale nebiodegradabile, bazate pe polimeri rezistenți chimic.
Polilactida este utilizată pentru producerea de ambalaje biodegradabile ecologice , vesela de unică folosință [5] , produse de igienă personală. Pungile de polilactidă biodegradabile sunt utilizate de marile lanțuri de vânzare cu amănuntul, cum ar fi magazinele Wal-Mart și Kmart .
Datorită biocompatibilității sale, polilactida este utilizată pe scară largă în medicină : pentru producerea de suturi și știfturi chirurgicale, precum și în sistemele de administrare a medicamentelor.
Polilactida este, de asemenea, folosită în imprimantele 3D ca material de pornire pentru imprimare. [6]
Cel mai mare producător de L-PLA este compania americană Nature Works (140.000 tone/an). PLA este produs și de Toyota (Japonia), Hitachi (Japonia), DuPont (SUA), Galactic ( Belgia ), Hisun Biomaterials ( China ), iar principalul producător de L,D-PLA este PURAC și Total Corbion ( Olanda ).
În Rusia , PLA nu este sintetizat la scară industrială, dar în 2019 au apărut deja peste 20 de industrii care prelucrează acest polimer, dintre care majoritatea aparțin domeniului tehnologiilor aditive. Cu toate acestea, vesela și ambalajele biodegradabile sunt importate din diferite țări de mai multe companii. Din 2015, producția de PLA medical de înaltă puritate a fost lansată în Rusia la unitățile VNIISV JSC . În februarie 2020, VTB a anunțat începerea producției de carduri bancare din polilactidă. [7] . În decembrie 2020, compania rusă PK Natural Materials a semnat un acord cu producătorul elvețian de echipamente Sulzer pentru a construi o fabrică de producție de PLA cu o capacitate de 10.000 de tone/an [8] .