1.1. Μέθοδος σύνθεσης
Γενικά, η παρασκευή του πολυγαλακτικού οξέος (PLA) συντίθεται από το γαλακτικό οξύ ως πρώτη ύλη. Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές συνθετικές μέθοδοι, τόσο πιο ώριμη είναι η μέθοδος άμεσης πολυσυμπύκνωσης του γαλακτικού οξέος και η άλλη είναι η σύνθεση λακτιδίου από το γαλακτικό οξύ πρώτα και μετά ο πολυμερισμός με άνοιγμα δακτυλίου υπό τη δράση ενός καταλύτη. Υπάρχει επίσης μια μέθοδος πολυμερισμού στερεάς φάσης.
1. Μέθοδος άμεσου πολυμερισμού γαλακτικού οξέος
Η μέθοδος άμεσου πολυμερισμού έχει μελετηθεί ήδη από τις δεκαετίες του 1930 και του 1940, αλλά επειδή οι βασικές τεχνολογίες που σχετίζονται με την απομάκρυνση του νερού στην αντίδραση δεν έχουν επιλυθεί καλά, το μοριακό βάρος των προϊόντων είναι χαμηλό (όλα κάτω από 4000), Πολύ χαμηλή αντοχή , εύκολο να αποσυντεθεί, χωρίς πρακτικότητα.
Η Japan Showa Polymer Co., Ltd. υιοθετεί τη μέθοδο της αργής θέρμανσης του γαλακτικού οξέος σε αδρανές αέριο και της αργής αποσυμπίεσης του, έτσι ώστε το γαλακτικό οξύ να αφυδατωθεί και να συμπυκνωθεί άμεσα και το αντιδραστήριο να πολυσυμπυκνωθεί περαιτέρω στους 220~260 βαθμούς C και στους 133 Pa έως αποκτήσουν μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 4000. Πολυγαλακτικό οξύ. Ωστόσο, ο χρόνος αντίδρασης αυτής της μεθόδου είναι μεγάλος και το προϊόν θα παλαιωθεί, θα αποσυντεθεί, θα αποχρωματιστεί και θα ανομοιομορφήσει σε υψηλή θερμοκρασία στο μεταγενέστερο στάδιο. Η ιαπωνική Mitsui Press Chemical Company χρησιμοποιεί τη μέθοδο πολυμερισμού διαλύματος για τον απευθείας πολυμερισμό του γαλακτικού οξέος για τη λήψη πολυγαλακτικού οξέος.
Το κύριο χαρακτηριστικό της άμεσης μεθόδου είναι ότι το συντιθέμενο πολυγαλακτικό οξύ δεν περιέχει καταλύτη, οπότε όταν η αντίδραση πολυσυμπύκνωσης προχωρήσει σε κάποιο βαθμό, το σύστημα θα εμφανιστεί σε κατάσταση ισορροπίας. Χρειάζεται να θερμανθεί και να συμπιεστεί για να σπάσει η ισορροπία της αντίδρασης και οι συνθήκες αντίδρασης είναι σχετικά σκληρές. Τα τελευταία χρόνια, μέσω της καινοτομίας και της βελτίωσης της τεχνολογίας, η μέθοδος του άμεσου πολυμερισμού έχει σημειώσει κάποια πρόοδο και θα πρέπει να εφαρμοστεί σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανική παραγωγή στο εγγύς μέλλον καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να ωριμάζει.
2. Μέθοδος πολυμερισμού με άνοιγμα δακτυλίου
Ο πολυμερισμός με άνοιγμα δακτυλίου είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος παραγωγής στον κόσμο. Ήδη από τα μέσα του 20ου αιώνα, οι ερευνητές της DuPont έλαβαν πολυγαλακτικό οξύ υψηλού μοριακού βάρους με πολυμερισμό με άνοιγμα δακτυλίου. Τα τελευταία χρόνια, η ξένη έρευνα για τη σύνθεση του πολυγαλακτικού οξέος έχει επικεντρωθεί κυρίως στον πολυμερισμό του λακτιδίου με άνοιγμα δακτυλίου.
Τα προϊόντα της σειράς πολυγαλακτικού οξέος που παράγονται από την Boehringer Zngelhelm στη Γερμανία με αυτή τη μέθοδο εμφανίζονται στην αγορά με την εμπορική ονομασία. Το πολυγαλακτικό οξύ που παράγεται από την Cargill στις Ηνωμένες Πολιτείες επεξεργάζεται με εμφύσηση τήγματος και περιδίνηση για την ανάπτυξη ιατρικών μη υφασμένων προϊόντων. και Υπάρχουν μόνο λίγες εταιρείες στη χώρα μου που μπορούν να συνθέσουν πολυμερές πολυγαλακτικό οξύ, όπως το Ινστιτούτο Έρευνας Πολυμερών του Πανεπιστημίου Sun Yat-Sen. Ο πολυμερισμός με άνοιγμα δακτυλίου χρησιμοποιεί κυρίως οκτοϊκό κασσίτερο ως εκκινητή, το μοριακό βάρος μπορεί να φτάσει το ένα εκατομμύριο, η μηχανική αντοχή είναι υψηλή και ο πολυμερισμός και ο διαχωρισμός πραγματοποιούνται σε δύο στάδια:
3. Η μέθοδος πολυμερισμού στερεάς κατάστασης
Αυτή η μέθοδος επιτυγχάνεται με πολυμερισμό της ρητίνης χαμηλού μοριακού βάρους που λαμβάνεται με άμεσο πολυμερισμό υπό συνθήκες μειωμένης πίεσης και κενού και θερμοκρασίας μεταξύ Tg-Tm, έτσι ώστε να αυξηθεί ο βαθμός πολυμερισμού της και να αυξηθεί το μοριακό της βάρος, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή του υλικού και τη δυνατότητα επεξεργασίας. .
4. Πάρτε το υλικό
Οι καλλιέργειες με κέλυφος όπως το καλαμπόκι συνθλίβονται για να εξαχθεί το άμυλο, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε ακατέργαστη γλυκόζη. Τώρα πολλές υψηλές τεχνολογίες έχουν ξεπεράσει τη διαδικασία άλεσης και εξαγωγής πρώτων υλών απευθείας από μεγάλο αριθμό καλλιεργειών.
5. Ζύμωση
Η γλυκόζη ζυμώνεται με τρόπο παρόμοιο με την παραγωγή μπύρας ή αλκοόλης, το οποίο γίνεται γαλακτικό οξύ παρόμοιο με ένα τρόφιμο που προστίθεται για χρήση στον ανθρώπινο μυϊκό ιστό.
6. Ενδιάμεσα προϊόντα
Το μονομερές γαλακτικού οξέος μετατρέπεται σε ένα ενδιάμεσο προϊόν - γαλακτικό οξύ με αναγωγή του νερού, δηλαδή λακτίδιο, με μια ειδική διαδικασία συμπύκνωσης.
7. Συγκέντρωση
Αφού το μονομερές λακτιδίου καθαριστεί υπό κενό, χρησιμοποιείται μια διαδικασία διάλυσης χωρίς διαλύτη για να ολοκληρωθεί η δράση ανοίγματος του δακτυλίου για τον πολυμερισμό του μονομερούς.
8. Τροποποίηση πολυμερούς
Λόγω της διαφοράς στο μοριακό βάρος και την κρυσταλλικότητα του πολυμερούς, οι ιδιότητες του υλικού μπορούν να αλλάξουν σημαντικά, επομένως το PLA τροποποιείται διαφορετικά για διαφορετικές εφαρμογές.