PLA: พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีแนวโน้มมากที่สุด

PLA (กรดโพลิแลกติก) เป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ชนิดใหม่ ซึ่งสามารถได้มาจากการสกัดแป้งจากพืชหมุนเวียน จากนั้นจึงหมักทางชีวภาพเพื่อให้ได้กรดแลคติก และสุดท้ายเตรียมโดยการสังเคราะห์ทางเคมี PLA มีความสามารถในการย่อยสลายได้ดีและสามารถย่อยสลายได้โดยจุลินทรีย์ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจาก PLA สามารถย่อยสลายเป็น CO2 และน้ำได้อย่างสมบูรณ์หลังการใช้งาน และไม่เป็นพิษและไม่ระคายเคือง

PLA มีคุณสมบัติทางกลคล้ายกับพอลิโพรพิลีน ในขณะที่ความมันวาว ความชัดเจน และความสามารถในการแปรรูปคล้ายกับโพลีสไตรีน และอุณหภูมิในการประมวลผลต่ำกว่าโพลิโอเลฟิน วิธีการประมวลผลของพลาสติกถูกแปรรูปเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ต่างๆ เส้นใยและผ้าไม่ทอ ฯลฯ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุตสาหกรรม การเกษตร การแพทย์ และพลเรือน

วิธีการเตรียมของ PLA โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นวิธีพอลิคอนเดนเสทโดยตรงและวิธีโพลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวน (วิธีแลคไทด์) วิธีการโพลีคอนเดนเสทโดยตรงหรือที่เรียกว่าวิธี PC หรือวิธีขั้นตอนเดียว ใช้กิจกรรมของกรดแลคติกเพื่อกำจัดกลุ่มคาร์บอกซิลและไฮดรอกซิลต่อหน้ากลุ่มการคายน้ำ เพื่อให้โมเลกุลของกรดแลคติกถูกควบแน่นเพื่อสร้างโมเลกุลต่ำ พอลิเมอร์แล้วโมเลกุลจะถูกทำให้แห้งโดยตรงโดยอุณหภูมิสูง กระบวนการหนึ่งในการควบแน่น PLA เป็น PLA มักจะเป็นโพลิเมอไรเซชันที่หลอมละลาย โพลิเมอไรเซชันของสารละลาย และพอลิเมอไรเซชันในเฟสที่หลอมละลาย ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

วิธีการโพลีเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวนเรียกอีกอย่างว่าวิธี ROP กล่าวคือ โมโนเมอร์ของกรดแลคติกจะถูกทำให้แห้งก่อนและถูกไซเคิลเพื่อสังเคราะห์แลคไทด์ จากนั้นแลคไทด์ที่ตกผลึกใหม่จะถูกโพลีเมอไรเซชันเพื่อให้ได้ PLA วิธีนี้สามารถรับ PLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก ประมาณ 700,000 ถึง 1 ล้าน (PLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามารถย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วซึ่งเอื้อต่อการปล่อยยาและเหมาะสำหรับวงการแพทย์ PLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีมูลค่าทางการค้าที่สำคัญในอุตสาหกรรมเส้นใยสิ่งทอพลาสติกและบรรจุภัณฑ์) ดังนั้นจึงเป็นอุตสาหกรรมในปัจจุบัน กระบวนการสังเคราะห์กรด polylactic ส่วนใหญ่ใช้ในข้างต้น

กรดโพลิแลกติกมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง มีความโปร่งใสและการซึมผ่านของอากาศได้ดี แต่อัตราการตกผลึกจะช้าเกินไปในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งนำไปสู่วงจรการประมวลผลที่ยืดเยื้อและความต้านทานความร้อนต่ำ ซึ่งจำกัดการใช้งานของผลิตภัณฑ์กรดโพลิแลกติกอย่างมาก . ในปัจจุบัน วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการปรับปรุงประสิทธิภาพของกรดโพลิแลกติกคือการเพิ่มสารทำปฏิกิริยานิวคลีเอต และในการใช้งานจริงในการประมวลผลระดับองค์กร แป้งโรยตัวเป็นสารก่อนิวเคลียสอนินทรีย์ที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับกรดโพลิแลกติก ซึ่งสามารถปรับปรุงการยืดและการดัดของโพลิแลกติก กรด ฯลฯ คุณสมบัติทางกล ปรับปรุงความต้านทานความร้อน

ปัจจุบันกำลังการผลิต PLA ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 653,500 ตัน และผู้ผลิต PLA หลักส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในสหรัฐอเมริกา จีน ไทย ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ American Nature Works เป็นผู้ผลิต PLA รายใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีกำลังการผลิต 180,000 ตันต่อปี คิดเป็นประมาณ 30% ของกำลังการผลิต PLA ทั่วโลก การผลิต PLA ในประเทศของฉันเริ่มค่อนข้างช้า และวัตถุดิบหลักของแลคไทด์ต้องพึ่งพาการนำเข้าเป็นหลัก เนื่องจากเหตุผลทางเทคนิคหรือการขาดแลคไทด์ของวัตถุดิบ โรงงาน PLA บางแห่งไม่สามารถทำงานได้อย่างเสถียรหรืออยู่ในสถานะปิด กำลังการผลิตที่แท้จริงอยู่ที่ประมาณ 48,000 ตัน/ปี และผลผลิตประมาณ 18,000 ตัน/ปี

PLA มีการใช้งานที่หลากหลายและประสบความสำเร็จในการใช้งานบรรจุภัณฑ์พลาสติก ชีวการแพทย์ และเส้นใยสิ่งทอ คุณสมบัติที่ไม่เป็นอันตรายของ PLA ทำให้มีแนวโน้มการใช้งานในวงกว้างในด้านบรรจุภัณฑ์ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์อาหาร บรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ และฟิล์มคลุมดินทางการเกษตร PLA มีพื้นผิวเรียบ ความโปร่งใสที่ดีและคุณสมบัติกั้นที่ดีเยี่ยม และสามารถใช้แทน PS (โพลีสไตรีน) และ PET (โพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต) ได้อย่างสมบูรณ์ในหลายพื้นที่ ซึ่งจะช่วยลดปัญหามลภาวะพลาสติก เส้นใยที่ย่อยสลายได้ของ PLA รวมความสามารถในการย่อยสลาย การนำความชื้น และการหน่วงการติดไฟ รวมถึงการขึ้นรูป การใช้งาน และความสามารถในการย่อยสลาย และใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเส้นใยสิ่งทอ ในขณะเดียวกัน PLA มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดี หลังจากการย่อยสลายจะทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์และสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีการใช้ PLA มากขึ้นในด้านชีวการแพทย์ เช่น การรวมเนื้อเยื่อ (เช่น สกรูกระดูก แผ่นยึดและปลั๊ก) การตกแต่งบาดแผล (เช่น ผิวหนังเทียม) การนำส่งยา (เช่น การควบคุมการแพร่กระจาย) และการปิดแผล (เช่น การใช้) ของไหมเย็บ)