PLA: Nhựa phân hủy sinh học hứa hẹn nhất

PLA (axit polylactic) là một loại vật liệu phân hủy mới, có thể thu được bằng cách chiết xuất tinh bột từ thực vật tái tạo, sau đó lên men sinh học để thu được axit lactic, và cuối cùng được điều chế bằng tổng hợp hóa học. PLA có khả năng phân hủy tốt và có thể bị phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật. Các sản phẩm làm bằng PLA có thể bị phân hủy hoàn toàn thành CO2 và nước sau khi sử dụng, không độc hại và không gây kích ứng.

PLA có các tính chất cơ học tương tự như polypropylene, trong khi độ bóng, độ trong và khả năng xử lý tương tự như polystyrene, và nhiệt độ xử lý của nó thấp hơn polyolefin. Phương pháp chế biến nhựa được chế biến thành các loại vật liệu bao bì, sợi và sản phẩm không dệt,… được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, y tế và dân dụng.

Phương pháp điều chế PLA nói chung có thể được chia thành phương pháp trùng hợp trực tiếp và phương pháp trùng hợp mở vòng (phương pháp lactide). Phương pháp polycondensation trực tiếp, còn được gọi là phương pháp PC hoặc phương pháp một bước, sử dụng hoạt động của axit lactic để loại bỏ các nhóm cacboxyl và hydroxyl khi có mặt các nhóm khử nước, do đó các phân tử axit lactic được polycondens để tạo thành phân tử thấp. polyme, và sau đó các phân tử bị khử nước trực tiếp bởi nhiệt độ cao. Một trong những quá trình để ngưng tụ PLA thành PLA thường là trùng hợp nóng chảy, trùng hợp dung dịch và trùng hợp pha rắn nóng chảy, trong đó trùng hợp nóng chảy được sử dụng rộng rãi nhất.

Phương pháp trùng hợp mở vòng còn được gọi là phương pháp ROP, tức là, monome axit lactic đầu tiên được khử nước và được tuần hoàn để tổng hợp lactide, sau đó lactide kết tinh lại được trùng hợp để thu được PLA. Phương pháp này có thể thu được PLA với trọng lượng phân tử cực cao. Nó khoảng 700.000 đến 1 triệu (PLA trọng lượng phân tử thấp có thể bị phân hủy nhanh chóng, có lợi cho việc giải phóng thuốc và thích hợp cho lĩnh vực y tế; PLA trọng lượng phân tử cao có giá trị thương mại quan trọng trong ngành công nghiệp sợi, dệt, nhựa và bao bì) , vì vậy nó là công nghiệp hiện nay Quá trình tổng hợp axit polylactic chủ yếu được sử dụng ở trên.

Axit polylactic có độ bền cao, mô đun cao, độ trong suốt và độ thoáng khí tốt, nhưng tốc độ kết tinh của nó quá chậm trong quá trình xử lý, dẫn đến chu kỳ xử lý kéo dài và khả năng chịu nhiệt kém, điều này hạn chế rất nhiều trong lĩnh vực ứng dụng của các sản phẩm axit polylactic. . Hiện tại, cách phổ biến nhất để cải thiện hiệu suất của axit polylactic là thêm chất tạo mầm và trong các ứng dụng chế biến thực tế của doanh nghiệp, talc là chất tạo mầm vô cơ được sử dụng phổ biến nhất cho axit polylactic, có thể cải thiện độ kéo và uốn của polylactic axit, vv Các tính chất cơ học, cải thiện khả năng chịu nhiệt của nó.

Hiện tại, năng lực sản xuất PLA toàn cầu là khoảng 653.500 tấn, và các nhà sản xuất PLA chính chủ yếu tập trung ở Hoa Kỳ, Trung Quốc, Thái Lan, Nhật Bản và các quốc gia khác. American Nature Works là nhà sản xuất PLA lớn nhất thế giới, với công suất sản xuất hàng năm là 180.000 tấn, chiếm khoảng 30% năng lực sản xuất PLA toàn cầu. Việc sản xuất PLA ở nước tôi bắt đầu tương đối muộn, và nguyên liệu chính của lactide chủ yếu dựa vào nhập khẩu. Vì lý do kỹ thuật hoặc thiếu nguyên liệu Lactide, một số nhà máy PLA không thể hoạt động ổn định hoặc trong tình trạng ngừng hoạt động. Năng lực sản xuất hiệu quả thực tế khoảng 48.000 tấn / năm và sản lượng khoảng 18.000 tấn / năm.

PLA có nhiều ứng dụng và đã được sử dụng thành công trong bao bì nhựa, y sinh và sợi dệt. Đặc tính vô hại của PLA khiến nó có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đóng gói, chủ yếu được sử dụng làm bao bì thực phẩm, bao bì sản phẩm và màng phủ nông nghiệp. PLA có bề mặt nhẵn, độ trong suốt tốt và đặc tính rào cản tuyệt vời, có thể thay thế hoàn toàn PS (polystyrene) và PET (polyethylene terephthalate) ở nhiều nơi, do đó làm giảm vấn đề ô nhiễm nhựa. Sợi phân hủy PLA tích hợp khả năng phân hủy, độ dẫn ẩm và chống cháy, cũng như khả năng tạo khuôn, ứng dụng và phân hủy, và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sợi dệt. Đồng thời, PLA có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời và các đặc tính vật lý tốt. Sau khi phân hủy, nó tạo ra carbon dioxide và nước, vô hại đối với cơ thể con người và có thể bị phân hủy một cách tự nhiên. Do đó, PLA ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong lĩnh vực y sinh học, chẳng hạn như hợp nhất mô (chẳng hạn như vít xương, tấm cố định và phích cắm), băng vết thương (ví dụ da nhân tạo), phân phối thuốc (ví dụ kiểm soát khuếch tán) và đóng vết thương (ví dụ: ứng dụng của chỉ khâu).