Полилактид

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Полилактид
Polylactic-acid-2D-skeletal.png
Общие
Систематическое наименование
поли (3,6-диметил-1,4-диоксан-2,5-дион)
Сокращения ПЛА
Хим. формула (C3H4O2)n
Физические свойства
Молярная масса (72)n
Плотность 1,290\1,248 г/см³ (кристалличный\аморфный)[1]
Термические свойства
Т. плав. 170—180 ℃
Т. стекл. 54—58\50—53 ℃ (L-ПЛА\L,D-ПЛА)
Удельная теплота плавления 93 Дж/г (100 % L-ПЛА)
Классификация
Номер CAS 33135-50-1
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

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.

Синтез[править | править вики-текст]

Полимеризация лактида с раскрытием цикла.

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[править | править вики-текст]

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, скачок теплоёмкости 100 % аморфного ПЛА 0,54 Дж/(г·К). 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[править | править вики-текст]

Биоразлагаемые одноразовые стаканы в ресторанах.

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 Stores и Kmart. 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[источник не указан 468 дней], так как для его синтеза используются ежегодно возобновляемые природные ресурсы. Упаковочные изделия из полилактида — экологически чистая альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке на основе нефти.

Полилактид также применяется в 3D-принтерах в качестве исходного материала для печати.[4]

Производство[править | править вики-текст]

При производстве ПЛА в атмосферу выбрасывается на 50 % меньше углекислого газа, чем при производстве полимеров на основе нефти[источник не указан 468 дней], а использование ископаемых ресурсов меньше на 35 %[источник не указан 468 дней], при этом использование растворителя не требуется.

Самый крупный производитель L-ПЛА — американская компания Nature Works (140 000 тонн/год). Также ПЛА производится компанией Toyota (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 незагрязняющей атмосферу продукции.[источник не указан 63 дня]

Типовой технологический процесс производства PLA предполагает, что при полимеризации лактонов используются металлосодержащие катализаторы, которые являются опасными для здоровья и окружающей среды.[5]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
  2. T. Maharanaa, B. Mohantyb, Y.S. Negi. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability; Progress in Polymer Science 34(2009) 99—124
  3. Garlotta D. A literature review of poly(lactic acid). J Polym Environ 2001;9:63—84.
  4. Откуда ручки растут. «Лента.ру» протестировала первый в мире ручной 3D-принтер
  5. InnoREX – улучшенная ультразвуком технология экструзии полилактида  (англ.)

Ссылки[править | править вики-текст]