1.1. Mètode de síntesi
En general, la preparació d'àcid polilàctic (PLA) se sintetitza a partir de l'àcid làctic com a matèria primera. En l'actualitat, hi ha molts mètodes sintètics, el més madur és el mètode de policondensació directa de l'àcid làctic, i l'altre és sintetitzar primer lactide a partir de l'àcid làctic, i després la polimerització d'obertura d'anells sota l'acció d'un catalitzador. També hi ha un mètode de polimerització en fase sòlida.
1. Mètode de polimerització directa de l'àcid làctic
El mètode de polimerització directa s'ha estudiat ja a les dècades de 1930 i 1940, però com que les tecnologies clau relacionades amb l'eliminació d'aigua en la reacció no s'han resolt bé, el pes molecular dels productes és baix (tots per sota de 4000), Molt baixa resistència, fàcil de descompondre, sense practicitat.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. adopta el mètode d'escalfar lentament l'àcid làctic en gas inert i descomprimir-lo lentament de manera que l'àcid làctic es deshidrata i condensa directament, i el reactiu es policondensa encara més a 220 ~ 260 ° C i 133 Pa per obtenir un pes molecular de més de 4000. Àcid polilàctic. Tot i això, el temps de reacció d'aquest mètode és llarg i el producte serà envellit, descompost, descolorit i desigual a una temperatura elevada en l'etapa posterior. La japonesa Mitsui Press Chemical Company utilitza el mètode de polimerització de la solució per polimeritzar directament l'àcid làctic per obtenir àcid polilàctic.
La característica principal del mètode directe és que l'àcid polilàctic sintetitzat no conté un catalitzador, de manera que quan la reacció de policondensació progressa fins a cert punt, el sistema apareixerà en un estat d'equilibri. Cal escalfar-lo i pressionar-lo per trencar l'equilibri de la reacció i les condicions de reacció són relativament dures. En els últims anys, a través de la innovació i la millora de la tecnologia, el mètode de polimerització directa ha avançat una mica, i s'hauria d'aplicar a la producció industrial a gran escala en un futur proper a mesura que la tecnologia continuï madurant.
2. Mètode de polimerització d'obertura d'anells
La polimerització d'obertura d'anells és el mètode de producció més utilitzat al món. Ja a mitjans del segle 20, els investigadors de DuPont van obtenir àcid polilàctic d'alt pes molecular mitjançant polimerització d'obertura d'anells. En els últims anys, la investigació estrangera sobre la síntesi d'àcid polilàctic s'ha centrat principalment en la polimerització d'obertura d'anells dels lactides.
Els productes de la sèrie d'àcid polilàctic produïts per Boehringer Zngelhelm a Alemanya per aquest mètode apareixen al mercat amb el nom comercial; l'àcid polilàctic produït per Cargill als Estats Units es processa mitjançant bufat fos i filat per desenvolupar productes mèdics no teixits; i Només hi ha un grapat d'empreses al meu país que poden sintetitzar àcid polilàctic polimèric, com l'Institut de Recerca de Polímers de la Universitat Sun Yat-Sen. La polimerització d'obertura d'anell utilitza principalment l'octoat estanc com a iniciador, el pes molecular pot arribar al milió, la resistència mecànica és alta i la polimerització i separació es realitzen en dos passos:
3. El mètode de polimerització d'estat sòlid
Aquest mètode s'obté polimeritzant la resina de baix pes molecular obtinguda per polimerització directa en les condicions de reducció de pressió i buit i temperatura entre Tg-Tm, per tal d'augmentar el seu grau de polimerització i augmentar el seu pes molecular, millorant així la resistència del material i la processabilitat.
4. Agafeu el material
Els cultius de closca com el blat de moro es trituren per extreure el midó, que després es converteix en glucosa no refinada. Ara moltes altes tecnologies han superat el procés de mòlta i extracció de matèries primeres directament d'un gran nombre de cultius.
5. Fermentació
La glucosa es fermenta d'una manera similar a la producció de cervesa o alcohol, que es converteix en àcid làctic similar a un aliment afegit per al seu ús en el teixit muscular humà.
6. Productes intermedis
El monòmer d'àcid làctic es converteix en un producte intermedi: l'àcid làctic reduït en aigua, és a dir, el lactide, mitjançant un procés de concentració especial.
7. Agregació
Després que el monòmer de lactide sigui purificat al buit, s'utilitza un procés de dissolució sense dissolvents per completar l'acció d'obertura de l'anell per polimeritzar el monòmer.
8. Modificació de polímers
A causa de la diferència en el pes molecular i la cristal·linitat del polímer, les propietats del material es poden canviar molt, de manera que el PLA es modifica de manera diferent per a diferents aplicacions.