Полилактид
 | В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
| Полилактид | |
|---|---|
 | |
| Общие свойства | |
| Системаническое наименование | поли (3,6-диметил-1,4-ди-оксан-2,5-дион)] |
| Молекулярная формула | (C3H4O2)n |
| Молярная масса | (72)n г/моль |
| Свойства | |
| Плотность кристалличный аморфный[1] |
1,290 г/см³ 1,248 г/см³ |
| Температура стеклования L-ПЛА L,D-ПЛА |
54—58 °C, 50—53 °C, |
| Температура плавления | 170—180 °C |
| Удельная теплота плавления 100 % L-ПЛА |
93 Дж/г |
| Скачок теплоемкости 100 % аморф. ПЛА |
0,54 Дж/(г* °С) |
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
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 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 4254 дня], 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
При производстве ПЛА в атмосферу выбрасывается на 50 % меньше углекислого газа, чем при производстве полимеров на основе нефти[источник не указан 4254 дня], а использование ископаемых ресурсов меньше на 35 %[источник не указан 4254 дня], 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 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.
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.
- ↑ Откуда ручки растут. «Лента.ру» протестировала первый в мире ручной 3D-принтер
