Полилактид что это за ткань

Полилакти́д (ПЛА) — биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов. В природных условиях срок разложения составляет от 2-х месяцев до 2-х лет.

Синтез

Существует два способа синтеза полилактида: поликонденсация молочной кислоты и полимеризация лактида. В промышленности используется их комбинация. Поликонденсацией молочной кислоты можно получать только низкомолекулярный полилактид, так как в процессе выделяется побочный продукт — вода, отвести которую из реакции сложно, и, поэтому, растущая полимерная цепь разрушается. Получившийся низкомолекулярный полилактид деполимеризуют до димера молочной кислоты, лактида. Полученный лактид полимеризуют при высокой температуре, с добавлением катализатора октоноата олова, получая высокомолекулярный полилактид.

Свойства и структура

Как молочная кислота, так и лактид, проявляют оптическую активность, то есть существуют в виде двух L- и D- стереоизомеров, являющихся зеркальным отображением друг друга. Варьируя относительное содержание этих форм в полилактиде, можно задавать свойства получаемого полимера, а также получать различные классы полилактидных материалов. Полилактид из 100 % L-лактида (L-ПЛА) имеет высокую степень стереорегулярности, что придает ему кристалличность. Температура стеклования L-ПЛА: 54-58 °C [2] , температура плавления 170—180 °C. Используя при полимеризации смесь D- и L- форм лактида, получают аморфный полилактид (L,D-ПЛА), температура стеклования которого составляет 50-53 °C [3] , плавление отсутствует, так как нет кристаллической фазы.
Самая высокая температура плавления у стереокомплекса, состоящего из чистого L-ПЛА и чистого D-ПЛА. Две цепочки сплетаются, и образующиеся дополнительные взаимодействия между ними ведут к повышению температуры плавления (до 220 °C).

Применения

Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды, средств личной гигиены. Биоразлагаемые пакеты из полилактида используются в таких крупных торговых сетях как Wal mart и K-mart. Ввиду своей биосовместимости, полилактид широко применяется в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов, а также в системах доставки лекарств.

Полилактид отвечает концепции устойчивого развития, так как для его синтеза используются ежегодно возобновляемые природные ресурсы. Упаковочные изделия из полилактида — экологически чистая альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке, на основе нефти.

Производство

При производстве ПЛА в атмосферу выбрасывается на 50 % меньше углекислого газа, чем при производстве полимеров на основе нефти, а использование ископаемых ресурсов меньше на 35 %, при этом использование растворителя не требуется. Таким образом, производство ПЛА является экологически чистым.

Самый крупный производитель L-ПЛА — американская компания Nature Works (140 000 тонн/год). Также ПЛА производится компанией Toyata (Япония), Hitachi (Япония), Dupont (США), Galactic(Бельгия), Hisun Biomaterials (Китай), а основной производитель L,D-ПЛА — компания PURAC(Нидерланды).

Основная часть производства полилактида приходится на страны, в которых введены налоговые льготы на производство и использование не загрязняющей атмосферу продукции.

См. также

Примечания

↑ Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
↑ T. Maharanaa, B. Mohantyb, Y.S. Negi. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability; Progress in Polymer Science 34(2009) 99-124
↑ Garlotta D. A literature review of poly(lactic acid). J Polym Environ 2001;9:63-84.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Полилактид» в других словарях:

полилактид — полилактид … Орфографический словарь-справочник

ПОЛИЛАКТИД — [полидилактид, поли (3,6 диметил 1,4 ди оксан 2,5 дион)] [ OCH(CH3)C(O) )n. В Пром сти производит оптически активный П. кристаллический непрозрачный бесцв. полимер изотактич. структуры; мол. м. (100 300) … Химическая энциклопедия

ПЛА — Поволжская логистическая ассоциация с 2004 организация Источник: http://www.seanews.ru/default.asp?l=r&a=l&v=l&g=7&i=13541&n=1 ПЛА план ликвидации аварий ПЛА подводная лодка атомная морск. Словарь: С … Словарь сокращений и аббревиатур

Список пластмасс — Название Сокращение Вид Тип Хим.прочность Свойства Применение Фирменное наименование Поликапролактон PCL термопласт ударопрочность, эластичность, влагостойкость, биодеградируемость медицина, прототипирование Поликапролактан, Протопласт, ShapeLock … Википедия

Читайте также: Двоильная машина для ткани

Волокна химические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия

Волокна искусственные — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия

Волокна синтетические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия

Искусственные волокна — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия

Появление, свойства, преимущества и применение полилактида

Практика использования полимерных материалов выявила один существенный недостаток большинства таких соединений. Эти материалы, ежегодно производимые промышленностью в объеме десятков миллионов тонн, в последующем очень сложно утилизируются. Такая особенность оказывает значительное влияние на состояние экологии во всех странах мира. Поэтому задача получения альтернативного материала с быстрым сроком разложения была поставлена и успешно решена.

Природа материала

С химической точки зрения полилактид это алифатический полиэфир, который является термопластичным, а также легко разлагается в биологической среде, или, находясь в ней, не оказывает вредных воздействий. Мономером для полилактида выступает молочная кислота. Химическая формула, которая обозначает полилактид, выглядит как С3H4О2.

Основным важным преимуществом, которое можно назвать доминирующим, является тот факт, что для производства полилактида требуются натуральные возобновляемые ресурсы. Основными компонентами, которые используют при производстве полилактида, являются сахарный тростник или кукуруза.

Это позволяет использовать готовый материал для изготовления различных видов продукции:

тара и упаковка для продуктов питания;
одноразовая посуда;
фасовочные пакеты.

Основные свойства материала можно выразить такими показателями:

плотность – 1,2-1,4 г/см3;
прочность материала при растяжении – 10-60 Мпа;
температура размягчения материала – 52-165ºС;
температура плавления – 165-195ºС;
поглощение влаги – 0,5-50 %.

В зависимости от назначения использования получает полилактид свойства, которые будут удовлетворять необходимым потребностям. Это связано с составом материала, где изменяя пропорции молочной кислоты и лактида варьируются и конечные свойства.

В качестве разновидностей базового материала можно выделить следующие виды полилактида:

аморфный полилактид с низкой температурой стеклования (50-53ºС);
стереокомплекс с высокой температурой плавления из чистых L- и D- линий полилактида.

Получение материала

Рынок производства современного экологичного материала практически сформирован. Среди основных производителей можно отметить такие высокотехнологичные компании как:

Американская фирма Nature Works, с годовым объемом производства около 140 тыс. тонн в год.
Японские компании Toyata и Hitachi.
Китайская компания Hisun Biomaterials.
Менее значимыми игроками являются американская фирма Dupont, бельгийская компания Galactik.
Голландская компания PURAC является крупнейшим производителем стереокомплексного материала.

Нужно отметить, что выпуская полилактид, производство характеризуется не только тем, что для синтеза используются возобновляемые ресурсы, а сам материал экологически чистый. Непосредственно заводы наполовину меньше выбрасывают такого парникового газа как диоксид углерода. Ископаемые ресурсы также задействованы в производстве, однако технология предполагает снижение объёмов таких веществ на 65%. Таким образом, стоит ожидать не только увеличение ежегодных объемов производимой продукции, но и расширение линейки готовых изделий на основе полилактида.

Практика применения и перспективы

Практика применения материалов, которые быстро разлагаются в окружающей среде, позволила производить такие массовые предметы, как фасовочные пакеты, упаковку для пищевых продуктов. Некоторые крупные сети, например, как Wal market, перешли на 100-процентное использование тары из полилактида.

Дальнейшие исследования позволили расширить линейку выпускаемой продукции. Можно назвать такие направления:

Медицина. Освоено производства хирургических нитей и штифтов, которые активно используются при проведении операций. Также на основе искусственного полимера изготавливают упаковку для лекарств. Полилактид может использоваться и в составе с другими материалами, например, активно смешивается с хитозаном.
Общественное питание. На основе материала изготавливают не только одноразовую посуду для домашнего потребления, но и аналогичные изделия в системе общепита. При этом бокалы или тарелки могут выглядеть стильно и дорого.
Высокие технологии. Материал активно начал использоваться при изготовлении конструкций, которые получаются при печати на 3D-принтерах.

Синтез, свойства, области применения разрушаемых биопластиков на основе молочной кислоты

Лидером по объемам выпуска среди разрушаемых биопластиков до настоящего времени оставался полилактид (полимер молочной кислоты). Этот пластик может быть получен синтетическим способом и ферментативным брожением сахаросодержащих субстратов. В промышленности молочную кислоту получают гидролизом 2-хлорпропионовой кислоты и ее солей (100 °C) или лактонитрила CH3CH(OH)CN (100 °C, H2SO4) с последующим образованием эфиров, выделение и гидролиз которых приводит к продукту высокого качества. Известны другие способы получения молочной кислоты: это окисление пропилена оксидами азота (15-20 °C) с последующей обработкой H2SO4; взаимодействие CH3CHO с СО (200 °C, 20 МПа). Полилактид получают полимеризацией оптически активного лактида в растворе при 100-150 °C или в массе при 140-200 С. Получают лактид также биотехнологическим способом, ферментативным брожением декстрозы сахара или мальтозы, сусла зерна или картофеля (рис. 5.7). Далее лактид подвергают полимеризации. Для придания ПМК термостойкости и повышения механических свойств, как правило, получают сополимеры полилактидов с полигликолидом. По данным исследовательской компании Pira, в 2007 г. доля полилактида в общем объеме производства всех биодеградирующих пластиков составила 43 %. Сферы применения полилактида весьма широки. Из полилактидов производят различные изделия: одноразовую посуду, обертку для конфет, пленочные материалы, упаковку типа блистерной, продукцию из вспененного материала (табл. 5.1). Пленочные материалы из биопластиков используют для мульчирования, так как они тут же в почве и перегнивают. Упаковка из полилактида полностью разрушается за 45 дней в условиях промышленного компостинга при соблюдении ряда требований (температура не менее 60 °С, определенный уровень влажности, наличие бактерий и др.). В естественной среде процесс деградации будет длиться дольше, причем упаковка может разрушиться не полностью. Свойства ПЛ представлены в табл. 5.2. Фирмой «Cargill» освоено производство полилактида ферментацией декстрозы кукурузы мощностью до 6 тыс. т в год. В перспективе фирма планирует расширить производство до 50-150 тыс. т и снизить стоимость полилактида с 250 до 2,2 дол. за кг. Стоит отметить, что из всех представленных проектов, как полагают аналитики, наиболее успешным на данное время является проект, разработанный Cargill Dow, совместным предприятием, созданным двумя компаниями: сельскохозяйственной корпорацией Cargill Corporation и одним из лидеров в производстве химических продуктов компанией Dow Chemical. Cargill Dow является ведущим предприятием в производстве полимолочной кислоты — полимера, изготавливаемого из возобновляемых сельскохозяйственных ресурсов: зерновых и сахарной свеклы. В его основе лежит растительный сахар. Разработанный Cargill Dow полимер обладает хорошей прозрачностью, прочностью, влагостойкостью и так же, как и ПЭТ, не пропускает запахи. Возможная сфера применения — это различные упаковочные пленки, жесткие контейнеры и даже покрытия. Специалисты компании утверждают, что упаковка из ПЛ-полимера способна полностью разлагаться в течение сорока пяти суток при условии создания соответствующей структуры компостирования. По утверждению представителей Cargill Dow, разработанная ими технология предлагает усовершенствованный контроль структуры полимеров. Преимущество данной технологии заключается в возможности использовать в качестве сырья самые различные сельскохозяйственные сахаросодержащие культуры, которые произрастают в тех или иных регионах мира. В Европе можно использовать пшеницу или свеклу, в Америке — кукурузу или бобы. Благодаря этой технологии используются практически любые сельскохозяйственные культуры, содержащие натуральный сахар. Несмотря на все перечисленные достоинства полилактида, широкое внедрение его как полимера бытового и технического назначения до последнего времени сдерживается низкой производительностью технологических линий и, как следствие, высокой стоимостью продукции. Однако в отличие от многих своих конкурентов, биополимеры от компании Cargill Dow обрели довольно ощутимый коммерческий успех. Ряд европейских и американских компаний уже объявили о возможности использования новых полимерных материалов, в том числе для производства различных видов упаковки. Говоря о биоупаковке, создаваемой из биопластика, стоит еще отметить, что существуют и разрабатываются идеи производства не просто одноразовой биоупаковки, а пищевой упаковки, содержащей особые, убивающие патогены бактерии. Полилактид применяют для производства как одноразовой посуды, так и разнообразной упаковки, поскольку он не вреден для здоровья человека. Такие процессы активно осваивает крупная японская корпорация Ajinomoto; молочную кислоту получают сбраживанием сырья на основе пшеницы, такой биопластик идеально подходит для изготовления гибких упаковочных материалов. Эксперты Biodegradable Plastics Society полагают, что этот биопластик получит дальнейшее развитие на рынке полимерных материалов Азии. Однако ПМК уступают обычным полимерным материалам по теплостойкости, поэтому упаковка из этого материала не может быть заполнена содержимым с температурой 50 оС и выше, так как она начинает деформироваться. Кроме того, барьерные характеристики ПМК по отношению к кислороду хуже (ниже в 10 раз), чем у полиэтилентерефталата (ПЭТ), полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ). Поэтому тара из ПМК чаще всего используется для упаковки сухих и некоторых замороженных продуктов, а также жидкостей с небольшим сроком хранения. Высокий коэффициент диффузии СО2 не позволяет применять бутылки из ПМК для розлива газированных напитков и ограничивает области их использования розливом молока, фруктовых соков, воды, растительного масла. Сегодня еще рано говорить о массовом потреблении биоразлагаемых полимеров — пока они используются ограниченно, тем не менее масштабы их производства и способы улучшения технологических свойств постоянно совершенствуются. Так, недавно в Японии на основе ПЛ разработали биополимер, способный выдерживать нагревание до 300 °С и выше. Описаны пластики, полученные из возобновляемого сырья, для разрушения которых не нужен промышленный компостинг — достаточно воздействия воды или солнечного света. Канадская компания Cascades создала новую полистирольную упаковку Bioxo на основе TDPA-добавок (Totally Degradable Plastic Additives). Этот упаковочный материал полностью разрушается в течение трех лет на обычной свалке — необходимо лишь наличие кислорода, ультрафиолетового излучения и случайного механического воздействия. Фирма NNZ производит упаковочную пленку для букетов, которую можно закопать в саду, и она не только «самоустранится», но и удобрит почву. Летом 2007 г. бразильская фирма Braskem объявила о скорой коммерциализации технологии производства полиэтилена из этанола на основе сахарного тростника. По словам представителей фирмы, инновационный материал не просто похож на традиционные синтетические пластмассы — он идентичен им. К 2009 г. Braskem планирует построить завод по производству биополиэтилена мощностью 200 тыс. т в год. Основным промышленным производителем полилактидов сегодня является предприятие NatureWorks (им владеет компания Cagrill), имеющее завод биополимеров в штате Небраска (США). Это производство эксплуатируется лишь на 50 % от заявленной годовой мощности в 140 тыс. т (именно о таком показателе шла речь на открытии предприятия в 2003 г.). Используется только одна из двух производственных линий, а для запуска второй необходимы дополнительные инвестиции. Их обеспечит японская фирма Teijin, которая приобрела у компании Cagrill половину акций NatureWorks. Запуск второй линии и переход на полную мощность (возможно, даже ее превышение) запланированы на конец 2008 — начало 2009 г. NatureWorks — далеко не единственный игрок, намеренный расширить присутствие на рынке.
Компания Cereplast, специализирующаяся на производстве пластичных масс из растительного сырья, объявила, что в 2008 г. в американском штате Индиана заработает ее новый завод мощностью 225 тыс. т в год. Сначала в ограниченных объемах, а к началу 2010 г. предприятие выйдет на полную мощность и, если все сложится по плану, станет крупнейшим в мире по производству биопластмасс. Департамент биотехнологий японской корпорации Toyota разработал опытный завод производительностью 1 тыс. т ПЛ в год. Эксперты компании ожидают, что к 2020 г. производство биодеградирующих пластиков превратится в глобальный бизнес стоимостью 38 млрд дол., и решили своевременно занять «место под солнцем». Промышленное предприятие Hucail в Нидерландах завершает работу по строительству завода, где ежегодно будет изготавливаться не менее 50 тыс. т полилактида. В США сельскохозяйственный концерн ADM совместно с компанией Metabolix планирует построить производственный комплекс по изготовлению растительного полиэстера PHA мощностью 50 тыс. т. Procter&Gamble Chemicals тоже намерена запустить в Европе производство ферментативного PHA. В Китае уже функционирует завод по производству ПЛ, им управляет компания Tianan. Бельгийский концерн Solvay заявил о намерении инвестировать в производство поливинилхлорида (ПВХ) из биоэтанола (возобновляемого сырья на основе сахарного тростника) с годовой производительностью в 60 тыс. т. Согласно проекту, строительство производственного комплекса должно быть завершено к 2010 г. Источник

Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности