PLA: البلاستيك الواعد القابل للتحلل
PLA (حمض polylactic) هو نوع جديد من المواد القابلة للتحلل ، والتي يمكن الحصول عليها عن طريق استخراج النشا من النباتات المتجددة ، ثم تخميرها بيولوجيًا للحصول على حمض اللاكتيك ، وتحضيرها أخيرًا عن طريق التخليق الكيميائي. يتمتع PLA بقابلية جيدة للتحلل ويمكن أن يتحلل تمامًا بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن تتحلل المنتجات المصنوعة من PLA تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء بعد الاستخدام ، وهي غير سامة وغير مهيجة.
يتميز PLA بخصائص ميكانيكية مشابهة لمادة البولي بروبلين ، في حين أن لمعانه ووضوحه وقابلية معالجته يشبه البوليسترين ، ودرجة حرارة معالجته أقل من تلك الخاصة بالبولي أوليفين. تتم معالجة طريقة معالجة البلاستيك في مواد تغليف متنوعة ، وألياف وأقمشة غير منسوجة ، وما إلى ذلك ، والتي تستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية والزراعية والطبية والمدنية.
يمكن تقسيم طريقة تحضير PLA عمومًا إلى طريقة التكثيف المتعدد المباشر وطريقة بلمرة فتح الحلقة (طريقة اللاكتيد). تستخدم طريقة التكثيف المباشر ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة PC أو طريقة الخطوة الواحدة ، نشاط حمض اللاكتيك لإزالة مجموعات الكربوكسيل والهيدروكسيل في وجود مجموعات الجفاف ، بحيث يتم تكثيف جزيئات حمض اللاكتيك لتكوين جزيئات منخفضة البوليمرات ، ثم يتم تجفيف الجزيئات مباشرة بسبب ارتفاع درجة الحرارة. عادةً ما تكون إحدى عمليات تكثيف PLA في PLA هي البلمرة المنصهرة ، وبلمرة المحلول وبلمرة المرحلة الصلبة المنصهرة ، ومن بينها البلمرة المنصهرة هي الأكثر استخدامًا.
تسمى طريقة البلمرة بفتح الحلقة أيضًا طريقة ROP ، أي أن مونومر حمض اللاكتيك يتم تجفيفه أولاً وتدويره لتخليق اللاكتيد ، ثم تتم بلمرة اللاكتيد المعاد تبلوره للحصول على PLA. يمكن أن تحصل هذه الطريقة على PLA بوزن جزيئي مرتفع للغاية. يتراوح بين 700000 إلى مليون (يمكن أن يتحلل PLA ذو الوزن الجزيئي المنخفض بسرعة ، مما يؤدي إلى إطلاق الدواء ومناسب للمجال الطبي ؛ الوزن الجزيئي العالي PLA له قيمة تجارية مهمة في صناعات الألياف والمنسوجات والبلاستيك والتغليف) ، لذلك فهي الصناعية الحالية عملية تخليق حمض polylactic المستخدمة بشكل رئيسي في ما سبق.
يتمتع حمض Polylactic بقوة عالية ، ومعامل عالي ، وشفافية جيدة ونفاذية هواء ، ولكن معدل التبلور بطيء جدًا أثناء المعالجة ، مما يؤدي إلى دورة معالجة مطولة وضعف مقاومة الحرارة ، مما يحد بشكل كبير من مجال تطبيق منتجات حمض polylactic. . في الوقت الحاضر ، الطريقة الأكثر شيوعًا لتحسين أداء حمض polylactic هي إضافة عامل نواة ، وفي تطبيقات معالجة المؤسسات الفعلية ، يعد التلك هو العامل النوى غير العضوي الأكثر استخدامًا لحمض polylactic ، والذي يمكن أن يحسن تمدد وثني polylactic الخواص الميكانيكية ، تحسن مقاومتها للحرارة.
في الوقت الحالي ، تبلغ الطاقة الإنتاجية العالمية لـ PLA حوالي 653500 طن ، ويتركز مصنعو PLA الرئيسيين بشكل أساسي في الولايات المتحدة والصين وتايلاند واليابان ودول أخرى. American Nature Works هي أكبر شركة لتصنيع PLA في العالم ، وتبلغ طاقتها الإنتاجية السنوية 180.000 طن ، وهو ما يمثل حوالي 30٪ من الطاقة الإنتاجية العالمية لـ PLA. بدأ إنتاج PLA في بلدي متأخرًا نسبيًا ، وتعتمد المواد الخام الرئيسية للاكتيد بشكل أساسي على الواردات. لأسباب فنية أو نقص مادة اللاكتيد الخام ، لا يمكن لبعض مصانع PLA العمل بشكل مستقر أو تكون في حالة توقف. تبلغ الطاقة الإنتاجية الفعلية الفعلية حوالي 48000 طن / سنة ، والإنتاج حوالي 18000 طن / سنة.
يحتوي PLA على مجموعة واسعة من التطبيقات وقد تم استخدامه بنجاح في التعبئة والتغليف البلاستيكية والطب الحيوي وألياف النسيج. تجعل الخصائص غير الضارة لـ PLA لها آفاق تطبيق واسعة في مجال التعبئة والتغليف ، وتستخدم بشكل أساسي في تغليف المواد الغذائية وتغليف المنتجات وأغشية التغطية الزراعية. يتمتع PLA بسطح أملس وشفافية جيدة وخصائص حاجز ممتازة ، ويمكن أن يحل تمامًا محل PS (البوليسترين) و PET (البولي إيثيلين تيريفثالات) في العديد من الأماكن ، مما يقلل من مشكلة التلوث البلاستيكي. تدمج ألياف PLA القابلة للتحلل قابلية التحلل وموصلية الرطوبة ومثبطات اللهب ، فضلاً عن التشكيل والتطبيق والقابلية للتحلل ، وتستخدم على نطاق واسع في مجال ألياف النسيج. في الوقت نفسه ، يتمتع PLA بتوافق حيوي ممتاز وخصائص فيزيائية جيدة. بعد تحللها ، يولد ثاني أكسيد الكربون والماء ، وهو أمر غير ضار بجسم الإنسان ويمكن أن يتحلل بشكل طبيعي. لذلك ، يتم استخدام PLA بشكل متزايد في مجال الطب الحيوي ، مثل توحيد الأنسجة (مثل براغي العظام ، ولوحات التثبيت والسدادات) ، وتضميد الجروح (مثل الجلد الاصطناعي) ، وتوصيل الأدوية (مثل التحكم في الانتشار) ، وإغلاق الجرح (على سبيل المثال التطبيق من الغرز).