1.1. método de síntesis
En general, la preparación de ácido poliláctico (PLA) se sintetiza a partir de ácido láctico como materia prima. En la actualidad, existen muchos métodos sintéticos, el más maduro es el método de policondensación directa del ácido láctico, y el otro es sintetizar lactida a partir del ácido láctico primero y luego la polimerización por apertura de anillo bajo la acción de un catalizador. También existe un método de polimerización en fase sólida.
1. Método de polimerización directa de ácido láctico
El método de polimerización directa se ha estudiado desde las décadas de 1930 y 1940, pero dado que las tecnologías clave relacionadas con la eliminación de agua en la reacción no se han resuelto bien, el peso molecular de los productos es bajo (todos por debajo de 4000), Fuerza muy baja , fácil de descomponer, sin practicidad.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. adopta el método de calentar lentamente el ácido láctico en gas inerte y descomprimirlo lentamente para que el ácido láctico se deshidrate y condense directamente, y el reactivo se policondensa más a 220~260 grados C y 133 Pa a obtener un peso molecular superior a 4000. Ácido poliláctico. Sin embargo, el tiempo de reacción de este método es largo y el producto envejecerá, se descompondrá, se decolorará y se volverá desigual a altas temperaturas en la etapa posterior. Mitsui Press Chemical Company de Japón utiliza el método de polimerización en solución para polimerizar directamente el ácido láctico para obtener ácido poliláctico.
La característica principal del método directo es que el ácido poliláctico sintetizado no contiene catalizador, por lo que cuando la reacción de policondensación avanza hasta cierto punto, el sistema aparecerá en un estado de equilibrio. Debe calentarse y presurizarse para romper el equilibrio de la reacción, y las condiciones de reacción son relativamente duras. En los últimos años, a través de la innovación y la mejora de la tecnología, el método de polimerización directa ha progresado y debería aplicarse a la producción industrial a gran escala en un futuro próximo a medida que la tecnología continúa madurando.
2. Método de polimerización por apertura de anillo
La polimerización por apertura de anillo es el método de producción más utilizado en el mundo. Ya a mediados del siglo XX, los investigadores de DuPont obtuvieron ácido poliláctico de alto peso molecular mediante polimerización por apertura de anillo. En los últimos años, la investigación extranjera sobre la síntesis de ácido poliláctico se ha centrado principalmente en la polimerización de lactida por apertura de anillo.
Los productos de la serie de ácido poliláctico producidos por Boehringer Zngelhelm en Alemania mediante este método aparecen en el mercado con el nombre comercial; el ácido poliláctico producido por Cargill en los Estados Unidos se procesa mediante soplado en fusión y unión por hilado para desarrollar productos médicos no tejidos; y Solo hay un puñado de empresas en mi país que pueden sintetizar ácido poliláctico polimérico, como el Instituto de Investigación de Polímeros de la Universidad Sun Yat-Sen. La polimerización por apertura de anillo utiliza principalmente octoato estannoso como iniciador, el peso molecular puede alcanzar un millón, la resistencia mecánica es alta y la polimerización y la separación se llevan a cabo en dos pasos:
3. El método de polimerización en estado sólido
Este método se obtiene polimerizando la resina de bajo peso molecular obtenida por polimerización directa en condiciones de presión reducida y vacío y temperatura entre Tg-Tm, de manera de aumentar su grado de polimerización y aumentar su peso molecular, mejorando así la resistencia y procesabilidad del material. .
4. Toma el material
Los cultivos de cáscara, como el maíz, se trituran para extraer el almidón, que luego se convierte en glucosa sin refinar. Ahora, muchas tecnologías avanzadas han superado el proceso de trituración y extracción de materias primas directamente de una gran cantidad de cultivos.
5. Fermentación
La glucosa se fermenta de manera similar a la producción de cerveza o alcohol, que se convierte en ácido láctico similar a un alimento que se agrega para su uso en el tejido muscular humano.
6. Productos intermedios
El monómero de ácido láctico se convierte en un producto intermedio, ácido láctico reducido en agua, a saber, lactida, mediante un proceso de concentración especial.
7. Agregación
Después de purificar al vacío el monómero de lactida, se utiliza un proceso de disolución sin disolventes para completar la acción de apertura del anillo para polimerizar el monómero.
8. Modificación de polímeros
Debido a la diferencia en el peso molecular y la cristalinidad del polímero, las propiedades del material pueden cambiar mucho, por lo que el PLA se modifica de manera diferente para diferentes aplicaciones.