Полилактид

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 декабря 2019 года; проверки требуют 27 правок.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полилактид
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 ℃ (100 % L-ПЛА)
Т. стекл. 54—58\50—53 ℃ (L-ПЛА\L,D-ПЛА)
Удельная теплота плавления 93 Дж/г (100 % L-ПЛА)
Классификация
Номер CAS 26100-51-6
ChEBI 53407
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Полилакти́д (полимолочная кислота, ПЛА, PLA) — 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), популярен в 3d печати как самый простой в использовании материал, а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов (обычно данный материал проходит специальную медицинскую сертификацию).

Синтез

[править | править код]
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 октаноата олова, получая высокомолекулярный полилактид.

Свойства и структура

[править | править код]

И молочная кислота, 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).

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.[4]

Физические свойства

[править | править код]
Величина Значение
Температура плавления 173-178 °C
Температура размягчения 50 °C
Твердость (по Роквеллу) R70-R90
Относительное удлинение при разрыве 3,8 %
Прочность на изгиб 55,3 МПа
Прочность на разрыв 57,8 МПа
Модуль упругости при растяжении 3,3 ГПа
Модуль упругости при изгибе 2,3 ГПа
Температура стеклования 60—65 °C
Плотность 1,23—1,25 г/см³
Размер мельчайших деталей 0,3 мм
Объёмная усадка при изготовлении изделий обычно не более 0,8% [5]
Влагопоглощение 0,5—50 %

Применения

[править | править код]
Биоразлагаемые одноразовые стаканы в ресторанах

Полилактид отвечает концепции устойчивого развития[источник не указан 4238 дней], так как для его синтеза используются ежегодно возобновляемые природные ресурсы. Упаковочные изделия из полилактида — экологически чистая альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке на основе химически стойких полимеров.

Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды[6], средств личной гигиены, выемок для теста. 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 также применяется в 3D-принтерах в качестве исходного материала для печати.[7]

Производство

[править | править код]

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 и Total Corbion (Нидерланды).

В России же PLA не синтезируется в промышленных масштабах, но на 2019 год появилось уже более 20 производств, перерабатывающих данный полимер, большая часть из которых относится к сфере аддитивных технологий. Однако, биоразлагаемая посуда и упаковка импортируется из разных стран несколькими компаниями. С 2015 года в России налажено производство медицинского высокочистого PLA на мощностях АО «ВНИИСВ»[источник не указан 1844 дня]. В феврале 2020 года ВТБ заявил о начале производства банковских карт из полилактида.[8]. В декабре 2020 года российская компания ПК «Натуральные Материалы» подписала соглашение с швейцарским производителем оборудования Sulzer о постройке завода по производству PLA мощностью в 10 000 тонн/год[9].

См. также

[править | править код]

Ссылки

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  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. ↑ Полилактид - что это такое? Полимер инфо | Все о пластике и полимерных материалах (28 декабря 2015). Дата обращения: 17 февраля 2023. Архивировано 17 февраля 2023 года.
  5. ↑ Kamluk A. N., Likhamanau A. O. Experimental determination of the rational geometrical parameters of the sprinkler frame arms and deflector on the expansion rate and stability of foam // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. — 2019. — 28 марта (т. 64, № 1). — С. 60—68. — ISSN 2524-244X. — doi:10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68. [исправить]
  6. ↑ ИКЕА отзывает почти 160 000 тарелок, мисок и кружек из-за «опасности ожогов» после недовольных отзывов покупателей в США Архивная копия от 28 мая 2021 на Wayback Machine // Газета.ru, 27.05.2021
  7. ↑ Откуда ручки растут. «Лента.ру» протестировала первый в мире ручной 3D-принтер. Дата обращения: 11 января 2014. Архивировано 12 января 2014 года.
  8. ↑ ВТБ начнет выпускать банковские карты без пластика. Дата обращения: 13 февраля 2020. Архивировано 13 февраля 2020 года.
  9. ↑ PLASTINFO: portal of plastic industry. plastinfo.ru. Дата обращения: 17 января 2021. Архивировано 15 января 2021 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Полилактид&oldid=137292744