PLA: el plástico biodegradable más prometedor
El PLA (ácido poliláctico) es un nuevo tipo de material degradable, que se puede obtener extrayendo almidón de plantas renovables, luego se fermenta biológicamente para obtener ácido láctico y finalmente se prepara mediante síntesis química. PLA tiene buena degradabilidad y puede ser completamente degradado por microorganismos. Los productos hechos de PLA pueden degradarse completamente en CO2 y agua después de su uso, y no son tóxicos ni irritantes.
El PLA tiene propiedades mecánicas similares al polipropileno, mientras que su brillo, claridad y procesabilidad son similares al poliestireno, y su temperatura de procesamiento es inferior a la de la poliolefina. El método de procesamiento del plástico se procesa en diversos materiales de embalaje, fibras y telas no tejidas, etc., que se utilizan ampliamente en los campos industrial, agrícola, médico y civil.
El método de preparación de PLA se puede dividir generalmente en método de policondensación directa y método de polimerización por apertura de anillo (método de lactida). El método de policondensación directa, también conocido como método PC o método de un solo paso, utiliza la actividad del ácido láctico para eliminar los grupos carboxilo e hidroxilo en presencia de grupos de deshidratación, de modo que las moléculas de ácido láctico se policondensan para formar moléculas de bajo peso molecular. polímeros, y luego las moléculas se deshidratan directamente a alta temperatura. Uno de los procesos para condensar PLA en PLA suele ser la polimerización por fusión, la polimerización en solución y la polimerización en fase sólida por fusión, entre las cuales la polimerización por fusión es la más utilizada.
El método de polimerización por apertura de anillo también se denomina método ROP, es decir, el monómero de ácido láctico primero se deshidrata y cicla para sintetizar lactida, y luego la lactida recristalizada se polimeriza para obtener PLA. Este método puede obtener PLA con un peso molecular extremadamente alto. Se trata de 700.000 a 1 millón (el PLA de bajo peso molecular se puede degradar rápidamente, lo que conduce a la liberación de fármacos y es adecuado para el campo médico; el PLA de alto peso molecular tiene un valor comercial importante en las industrias de fibra, textil, plástico y embalaje) , por lo que es el actual industrial El proceso de síntesis de ácido poliláctico utilizado principalmente en lo anterior.
El ácido poliláctico tiene alta resistencia, alto módulo y buena transparencia y permeabilidad al aire, pero su tasa de cristalización es demasiado lenta durante el procesamiento, lo que conduce a un ciclo de procesamiento prolongado y una resistencia al calor deficiente, lo que limita en gran medida el campo de aplicación de los productos de ácido poliláctico. . En la actualidad, la forma más común de mejorar el rendimiento del ácido poliláctico es agregar un agente de nucleación y, en las aplicaciones de procesamiento empresarial reales, el talco es el agente de nucleación inorgánico más utilizado para el ácido poliláctico, que puede mejorar el estiramiento y la flexión del ácido poliláctico. ácido, etc. Las propiedades mecánicas mejoran su resistencia al calor.
En la actualidad, la capacidad de producción global de PLA es de aproximadamente 653 500 toneladas, y los principales fabricantes de PLA se concentran principalmente en los Estados Unidos, China, Tailandia, Japón y otros países. American Nature Works es el fabricante de PLA más grande del mundo, con una capacidad de producción anual de 180 000 toneladas, lo que representa aproximadamente el 30 % de la capacidad de producción global de PLA. La producción de PLA en mi país comenzó relativamente tarde y las principales materias primas de la lactida dependen principalmente de las importaciones. Debido a razones técnicas o falta de lactida como materia prima, algunas plantas de PLA no pueden operar de manera estable o se encuentran en estado de parada. La capacidad de producción efectiva real es de unas 48.000 toneladas/año y la producción es de unas 18.000 toneladas/año.
PLA tiene una amplia gama de aplicaciones y se ha utilizado con éxito en envases de plástico, biomedicina y fibras textiles. Las propiedades inocuas del PLA hacen que tenga amplias perspectivas de aplicación en el campo del embalaje, principalmente utilizado como embalaje de alimentos, embalaje de productos y películas para acolchado agrícola. El PLA tiene una superficie lisa, buena transparencia y excelentes propiedades de barrera, y puede reemplazar por completo al PS (poliestireno) y al PET (tereftalato de polietileno) en muchos lugares, reduciendo así el problema de la contaminación plástica. La fibra degradable PLA integra la degradabilidad, la conductividad de la humedad y el retardo de llama, así como el moldeado, la aplicación y la degradabilidad, y se usa ampliamente en el campo de las fibras textiles. Al mismo tiempo, el PLA tiene una excelente biocompatibilidad y buenas propiedades físicas. Después de su degradación, genera dióxido de carbono y agua, que es inofensivo para el cuerpo humano y puede degradarse de forma natural. Por lo tanto, el PLA se usa cada vez más en el campo de la biomedicina, como la consolidación de tejidos (como tornillos óseos, placas de fijación y tapones), apósitos para heridas (p. ej., piel artificial), administración de fármacos (p. ej., control de difusión) y cierre de heridas (p. ej., aplicación de suturas).