1.1. Synteesimenetelmä
Yleensä polymaitohapon (PLA) valmistus syntetisoidaan maitohaposta raaka-aineena. Tällä hetkellä on olemassa monia synteettisiä menetelmiä, kypsempi on maitohapon suora polykondensaatiomenetelmä, ja toinen on syntetisoida ensin laktidi maitohaposta ja sitten renkaan avauspolymerointi katalyytin vaikutuksesta. On myös kiinteäfaasipolymerointimenetelmä.
1. Maitohapposuora polymerointimenetelmä
Suoraa polymerointimenetelmää on tutkittu jo 1930- ja 1940-luvuilla, mutta koska reaktiossa tapahtuvaan vedenpoistoon liittyviä keskeisiä teknologioita ei ole ratkaistu hyvin, on tuotteiden molekyylipaino pieni (kaikki alle 4000), Erittäin alhainen lujuus , helppo hajottaa, ei käytännöllisyyttä.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. ottaa käyttöön menetelmän, jossa maitohappoa kuumennetaan hitaasti inertissä kaasussa ja puristetaan hitaasti niin, että maitohappo dehydratoidaan suoraan ja kondensoituu, ja reagoiva aine polykondensoituu edelleen 220-260 °C:ssa ja 133 Pa:ssa. saada molekyylipaino yli 4000. Polyylimaitohappo. Tämän menetelmän reaktioaika on kuitenkin pitkä, ja tuote vanhenee, hajoaa, värjäytyy ja epätasainen korkeassa lämpötilassa myöhemmässä vaiheessa. Japanilainen Mitsui Press Chemical Company käyttää liuospolymerointimenetelmää maitohapon polymerointiin suoraan polymaitohapon saamiseksi.
Suoran menetelmän pääominaisuus on, että syntetisoitu polymaitohappo ei sisällä katalyyttiä, joten polykondensaatioreaktion edetessä tietyssä määrin järjestelmä tulee tasapainotilaan. Se on lämmitettävä ja paineistettava reaktiotasapainon rikkomiseksi, ja reaktio-olosuhteet ovat suhteellisen ankarat. Viime vuosina suorapolymerointimenetelmä on teknologian innovaation ja parantamisen myötä edistynyt jonkin verran, ja sitä pitäisi lähitulevaisuudessa soveltaa laajamittaiseen teolliseen tuotantoon tekniikan kypsyessä.
2. Renkaan avauspolymerointimenetelmä
Rengasavauspolymerointi on maailman laajimmin käytetty tuotantomenetelmä. Jo 1900-luvun puolivälissä DuPont-tutkijat saivat korkean molekyylipainon polymaitohappoa renkaan avauspolymeroinnilla. Ulkomainen polymaitohapon synteesin tutkimus on viime vuosina keskittynyt pääasiassa laktidin renkaan avauspolymerointiin.
Boehringer Zngelhelmin Saksassa tällä menetelmällä valmistamat polymaitohapposarjan tuotteet ilmestyvät markkinoille kauppanimellä; Cargillin Yhdysvalloissa tuottama polymaitohappo prosessoidaan sulapuhalluksella ja kehruusidoksella lääketieteellisten kuitukangastuotteiden kehittämiseksi; ja Maassani on vain kourallinen yrityksiä, jotka voivat syntetisoida polymeeripolymaitohappoa, kuten Sun Yat-Senin yliopiston polymeeritutkimuksen instituutti. Rengasavaavassa polymeroinnissa käytetään enimmäkseen tinaoktoaattia initiaattorina, molekyylipaino voi olla miljoona, mekaaninen lujuus on korkea ja polymerointi ja erotus suoritetaan kahdessa vaiheessa:
3. Kiinteän olomuodon polymerointimenetelmä
Tämä menetelmä saadaan polymeroimalla pienimolekyylipainoinen hartsi, joka on saatu suoralla polymeroinnilla alennetussa paineessa ja tyhjiössä ja lämpötilassa Tg-Tm:n välillä sen polymeroitumisasteen nostamiseksi ja sen molekyylipainon lisäämiseksi, mikä parantaa materiaalin lujuutta ja prosessoitavuutta. .
4. Ota materiaali
Kuorikasvit, kuten maissi, murskataan tärkkelyksen uuttamiseksi, josta sitten valmistetaan puhdistamatonta glukoosia. Nyt monet korkeat teknologiat ovat voittaneet raaka-aineiden jauhamis- ja uuttamisprosessin suoraan suuresta määrästä viljelykasveja.
5. Käyminen
Glukoosi fermentoidaan samalla tavalla kuin oluen tai alkoholin tuotanto, ja siitä tulee maitohappoa, joka on samanlainen kuin ihmisen lihaskudoksessa käytettäväksi lisättävä ruoka.
6. Välituotteet
Maitohappomonomeeri muunnetaan välituotteeksi - vedellä pelkistetyksi maitohapoksi, nimittäin laktidiksi, erityisellä konsentrointiprosessilla.
7. Aggregointi
Kun laktidimonomeeri on tyhjiöpuhdistettu, käytetään liuotinvapaata liuotusprosessia renkaan avaamistoiminnon loppuun saattamiseksi monomeerin polymeroimiseksi.
8. Polymeerimuunnos
Polymeerin molekyylipainon ja kiteisyyden erosta johtuen materiaalin ominaisuuksia voidaan muuttaa suuresti, joten PLA:ta modifioidaan eri tavalla eri sovelluksissa.