Axit polylactic hoặc polylactic acid hoặc polylactide (PLA) là nhựa polyester nhiệt dẻo phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên tái tạo, như tinh bột ngô (ở Hoa Kỳ và Canada), rễ sắn, khoai tây chiên hoặc tinh bột (chủ yếu ở châu Á) hoặc mía (ở phần còn lại của thế giới). Trong năm 2010, PLA có khối lượng tiêu thụ cao thứ hai của bất kỳ loại nhựa sinh học nào trên thế giới.[3]
Tên ” axit polylactic ” không tuân theo danh pháp tiêu chuẩn IUPAC, và có năng lực mơ hồ hoặc khó hiểu, chính do PLA không phải là một polyacid ( polyelectrolyte ), mà là một polyester. [ 4 ]
Các nhà phân phối có một số ít tuyến công nghiệp hoàn toàn có thể sử dụng được ( ví dụ : khối lượng phân tử cao ) PLA. Hai monome chính được sử dụng : axit lactic, và di-este tuần hoàn, lactide. Tuyến đường thông dụng nhất để PLA là trùng hợp mở vòng của lactide với những chất xúc tác sắt kẽm kim loại khác nhau ( thường là thiếc octoat ) trong dung dịch, trong quy trình tan chảy, hoặc như một huyền phù. Phản ứng xúc tác sắt kẽm kim loại có khuynh hướng gây ra quy trình raxemic hoá của PLA, làm giảm tính không thay đổi của nó so với vật tư bắt đầu ( thường là tinh bột ngô ). [ 5 ]
Một đường khác đến PLA là sự ngưng tụ trực tiếp các monome axit lactic. Quá trình này cần phải được thực hiện ở dưới 200 °C; trên nhiệt độ đó, monomer lactide được ưa chuộng entropically được tạo ra. Phản ứng này tạo ra một lượng nước tương đương cho mỗi bước ngưng tụ (este hóa). Phản ứng ngưng tụ có thể đảo ngược và chịu sự cân bằng, do đó cần loại bỏ nước để tạo ra các loài có trọng lượng phân tử cao. Loại bỏ nước bằng cách sử dụng chân không hoặc bằng cách chưng cất đẳng hướng là cần thiết để thúc đẩy phản ứng đối với đa trùng ngưng. Trọng lượng phân tử của 130 kDa có thể thu được theo cách này. Ngay cả trọng lượng phân tử cao hơn cũng có thể đạt được bằng cách kết tinh cẩn thận polymer thô từ sự tan chảy. Do đó, nhóm axit cacboxylic và nhóm rượu cuối cùng tập trung ở vùng vô định hình của polymer rắn và do đó chúng có thể phản ứng. Trọng lượng phân tử của 128–152 kDa có thể đạt được.
Sự trùng hợp của một hỗn hợp racemic của L- và D-lactides thường dẫn đến sự tổng hợp poly-DL-lactide (PDLLA), là vô định hình. Sử dụng các chất xúc tác bố trí cố định trong không gian có thể dẫn đến PLA heterotactic đã được tìm thấy để hiển thị kết tinh. Mức độ kết tinh, và do đó nhiều tính chất quan trọng, phần lớn được kiểm soát bởi tỷ lệ của D đến L enantiomers được sử dụng, và đến một mức độ thấp hơn về loại chất xúc tác được sử dụng. Ngoài axit lactic và lactide, axit lactic O-carboxyanhydride (“lac-OCA”), một hợp chất có 5 thành phần cũng được sử dụng trong học tập. Hợp chất này có tính phản ứng cao hơn lactide, bởi vì sự trùng hợp của nó được điều khiển bởi sự mất đi một lượng tương đương với lượng khí carbon dioxide tương đương với axit lactic. Nước không phải là đồng sản phẩm.[6]
Sinh tổng hợp PLA trực tiếp tựa như với poly ( hydroxyalkanoate ) s cũng đã được báo cáo giải trình. [ 7 ]Một giải pháp khác được đưa ra là bằng cách liên hệ với axit lactic với một zeolit. Phản ứng ngưng tụ này là một quy trình một bước và hoạt động giải trí ở nhiệt độ thấp hơn 100 °C. [ 8 ] [ 9 ]
Tính chất vật tư[sửa|sửa mã nguồn]
Tính chất hóa học[sửa|sửa mã nguồn]
Do đặc thù đối xứng bàn tay của axit lactic, 1 số ít dạng polylactide độc lạ sống sót : poly-L-lactide ( PLLA ) là loại sản phẩm từ quy trình trùng hợp L, L-lactide ( còn được gọi là L-lactide ). PLA hòa tan trong dung môi clo, benzen nóng, tetrahydrofuran và dioxan. [ 10 ]
Tính chất cơ học và vật lý[sửa|sửa mã nguồn]
Các polyme PLA từ polyme thủy tinh vô định hình đến polyme bán tinh thể và tinh thể cao với quy trình chuyển pha thủy tinh 60 oC và những điểm nóng chảy 130 – 180 oC. [ 11 ] PLLA có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh 60 – 65 °C, nhiệt độ nóng chảy 173 – 178 °C và mô đun kéo căng 2,7 – 16 MPa. [ 12 ] [ 13 ] PLA chịu nhiệt hoàn toàn có thể chịu được nhiệt độ 110 °C. [ 14 ] Các đặc thù cơ học cơ bản của PLA là giữa những polystyrene và PET. Nhiệt độ nóng chảy của PLLA hoàn toàn có thể tăng lên 40-50 °C và nhiệt độ biến dạng nhiệt của nó hoàn toàn có thể tăng từ khoảng chừng 60 °C lên đến 190 °C bằng cách trộn lẫn polymer với PDLA ( poly-D-lactide ). PDLA và PLLA tạo thành một stereocomplex rất liên tục với sự kết tinh tăng lên. Sự không thay đổi nhiệt độ được tối đa hóa khi sử dụng hỗn hợp 1 : 1, nhưng ngay cả ở nồng độ thấp hơn 3 – 10 % PDLA, vẫn còn một sự cải tổ đáng kể. Trong trường hợp sau, PDLA hoạt động giải trí như một tác nhân tạo mầm, do đó làm tăng vận tốc kết tinh. Phân hủy sinh học của PDLA chậm hơn so với PLA do độ kết tinh cao hơn của PDLA. Các mô đun uốn của PLA cao hơn polystyrene và PLA có năng lực chịu nhiệt tốt .Một số công nghệ tiên tiến như ủ, [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] thêm chất tạo mầm, tạo thành vật tư tổng hợp bằng sợi hoặc hạt nano, [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] lan rộng ra chuỗi [ 21 ] [ 22 ] và ra mắt những cấu trúc link ngang đã được sử dụng để tăng cường đặc thù cơ học của những polyme PLA. Axit polylactic hoàn toàn có thể được giải quyết và xử lý giống như hầu hết nhựa nhiệt dẻo thành sợi ( ví dụ, sử dụng tiến trình kéo sợi nóng chảy truyền thống cuội nguồn ) và màng. PLA có những đặc thù cơ học tương tự như như PETE, nhưng có nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa thấp hơn đáng kể. [ 23 ] Với nguồn năng lượng mặt phẳng cao, PLA có năng lực in thuận tiện làm cho nó được sử dụng thoáng đãng trong in 3 – D. Độ bền kéo cho PLA in 3 – D đã được xác lập trước đó. [ 24 ]Ngoài ra còn có nhiều ( L-lactide-co-D, L-lactide ) ( PLDLLA ) – được sử dụng làm giàn giáo PLDLLA / TCP cho kỹ thuật xương. [ 25 ] [ 26 ]
Hàn dung môi[sửa|sửa mã nguồn]
PLA hoàn toàn có thể được hàn dung môi bằng cách sử dụng dichloromethan. [ 27 ]
Màng phim làm bằng hỗn hợp PLA “bio-flex”
Cốc PLA phân hủy sinh học được sử dụng tại nhà hàng quán ănPLA hoàn toàn có thể được giải quyết và xử lý bằng cách ép đùn như in 3D, ép phun, đúc thành tấm phim và màng mỏng dính và kéo sợi, cung ứng truy vấn vào nhiều loại vật tư .
in 3D sọ người với tài liệu từ Tomography đo lường và thống kê. PLA trong suốt .PLA được sử dụng làm vật tư cho những máy in 3D được sản xuất bằng sợi nóng chảy để bàn ( ví dụ : RepRap ). [ 28 ] [ 29 ] Các chất rắn in PLA hoàn toàn có thể được bọc trong những vật tư đúc giống như thạch cao, sau đó đốt cháy trong lò nung để hoàn toàn có thể lấp đầy khoảng trống hiệu quả bằng sắt kẽm kim loại nóng chảy. Điều này được gọi là ” đúc PLA chảy “, một loại đúc mẫu chảy .Có năng lực phân hủy thành axit lactic vô hại, PLA được sử dụng như vật cấy ghép y tế dưới dạng neo, đinh vít, đĩa, ghim, que và lưới. [ 30 ] Tùy thuộc vào từng loại đơn cử, nó tự hủy bên trong khung hình trong vòng 6 tháng đến 2 năm. Sự suy thoái và khủng hoảng từ từ này là mong ước so với một cấu trúc tương hỗ, chính do nó từ từ chuyển tải tới khung hình ( ví dụ xương ) khi khu vực đó lành lại. Đặc tính độ bền của cấy ghép PLA và PLLA được ghi nhận rõ ràng. [ 31 ]PLA cũng hoàn toàn có thể được sử dụng như một vật tư đóng gói hoàn toàn có thể phân hủy, hoặc đúc, ép phun, hoặc bên thành sợi. Ly và túi đã được làm từ vật tư này. Với dạng tấm phim, nó co lại khi gia nhiệt và được sử dụng trong những ống co. Nó rất có ích cho sản xuất vỏ hộp đựng dạng rời, túi chất thải, vỏ hộp thực phẩm, và bộ đồ ăn dùng một lần. Ở dạng sợi và vải không dệt, PLA cũng có nhiều hiệu quả tiềm năng, ví dụ như vải nhồi đệm, quần áo dùng một lần, mái hiên, loại sản phẩm vệ sinh phụ nữ và tã lót. Nhờ năng lực thích hợp sinh học và năng lực phân hủy sinh học của nó, PLA cũng đã tìm thấy nhiều sự chăm sóc như một giàn giáo polymer cho mục tiêu phân phối thuốc .Racemic và PLLA liên tục có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh thấp, điều không mong ước. Stereocomplex của PDLA và PLLA có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh cao hơn, cho nó sức mạnh cơ học lớn hơn. Nó có 1 số ít những ứng dụng, ví dụ điển hình như áo sơ mi dệt ( sắt ), khay vi sóng, những ứng dụng điền đầy trạng thái nóng và thậm chí còn cả nhựa kỹ thuật ( trong trường hợp này, stereocomplex được trộn lẫn với một polymer giống như cao su đặc như ABS ). Hỗn hợp như vậy cũng có độ không thay đổi hình dạng tốt và minh bạch trực quan, hữu dụng cho những ứng dụng vỏ hộp cấp thấp. Axit poly-L-lactic tinh khiết ( PLLA ), mặt khác, là thành phần chính trong Sculptra, một chất tăng cường mặt phẳng lâu dài hơn, hầu hết được sử dụng để làm tan mỡ gò má. Tiến bộ trong công nghệ sinh học đã dẫn đến sự tăng trưởng của sản xuất thương mại của những hình thức enantiomer D, một điều không hề cho đến gần đây. [ 32 ]
PLA cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp thuốc lá điện tử. IQOS của Philip Morris đã có sẵn, bao gồm PLA để làm chậm hơi nước mà không cần hấp thụ nó, cho nó thời gian để nguội đến nhiệt độ dễ chịu hơn trước khi hít vào nó.
Hiện tại, mã nhận dạng nhựa SPI 7 (“các loại khác”) được áp dụng cho PLA. Tại Bỉ, Galactic là đơn vị thí điểm đầu tiên về tái chế hóa chất PLA (Loopla). Không giống như tái chế cơ học, chất thải có thể chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau. Polylactic acid có thể được tái chế thành monomer bằng cách khử nhiệt hoặc thủy phân nhiệt. Khi được tinh chế, monome có thể được sử dụng để sản xuất PLA nguyên chất mà không làm mất các đặc tính ban đầu (tái chế tái sinh).[Còn mơ hồ – thảo luận]
Amycolatopsisvà Saccharotrixcó thể làm biến chất PLA. Một protease tinh khiết từ Amycolatopsis sp., PLA depolymerase, cũng có thể làm biến chất PLA. Các enzyme như pronase và proteinase K hiệu quả nhất từ Tritirachium album làm biến chất PLA.[33]
Màng PLA nguyên chất trải qua quy trình thủy phân tinh lọc khi được đặt trong môi trường tự nhiên dung môi của Eagle đã được bổ trợ của Dulbecco ( DMEM ) bổ trợ huyết thanh bò thai nhi ( FBS ) ( một dung dịch bắt chước chất dịch khung hình ). Sau 30 ngày chìm trong DMEM + FBS, giàn giáo PLLA mất khoảng chừng 20 % khối lượng của nó. [ 34 ]
