Kilka informacji o PLA


PLA - polilaktyd, polikwas mlekowy, jest biodegradowalnym termoplastycznym poliestrem, wytwarzanym z surowców odnawialnych. Przeźroczysty PLA można porównać do termoplastycznych tworzyw konwencjonalnych. Najczęściej spotykany jest w formie granulatów. Granulaty PLA i jego blendy stosowane są do produkcji np. folii, kubków, butelek, włókien, włóknin.






Po raz pierwszy wyodrębnił go w roku 1780 r. Scheele z kwaśnego mleka. Ten prosty kwas organiczny z asymetrycznym  atomem  węgla  występuje  w  organizmach  ssaków  jedynie  w odmianie PLLA jednak przy zastosowaniu odpowiednich bakterii i warunków procesu można otrzymać także jego druga odmianę. Można wytwarzać go na dwa sposoby, poprzez katalityczną addycję cyjanowodoru od aldehydu octowego i hydrolizę cyjanohydrynu


 




Pod względem właściwości PLA zbliżony jest do polistyrenu, jednakże zmodyfikowany posiada właściwości zbliżone do polipropylenu i polietylenu. Można z niego otrzymać transparentne folie lub wtryskowo formować w preformy do rozdmuchu, tak jak PET. Ma doskonałe właściwości organoleptyczne, i jest idealny do kontaktu z żywnością.

Pomimo, że PLA ma dobre właściwości fizyczne i reologiczne, łączy się go z wieloma dodatkami w celu optymalizacji dla specjalnych zastosowań. Modyfikacje te prowadzone są poprzez mieszanie PLA z różnymi dodatkami. Pierwszym przypadkiem jest dodatek napełniaczy lub włókien do PLA. Stosuje się blendy z polisacharydami: skrobią, która skraca czas biologicznego rozkładu, celulozą w postaci włókien, zwiększającą sztywność i odporność na temperaturę, Kolejnym rodzajem blend są to blendy z napełniaczami nieorganicznymi takimi jak talk, mika, szkło etc. Poprawa wytrzymałości na pękanie przy rozciąganiu, którą zobrazować można w takiej sytuacji jak np. odporność kubka na pękanie po jego ściśnięciu, wiąże się z dodatkiem kauczuków.
PLA z innymi termoplastami np z poliolefinami jest niemieszalny, ze względu na dużą różnicę polarności (zarówno z polietylenem jak i polipropylenem) co powoduje ich niekompatybilność. Zatem nie można ich mieszać (oszukiwać) z klasycznym „plastikiem”.

Zaletą PLA jest to, że można regulować szybkość jego biodegradacji, która może wynosić kilka miesięcy lub kilka lat, w zależności od wymagań jaką rolę powinien spełniać produkt z niego wykonany.

Obszary zastosowania PLA, jego mieszanek i kopolimerów to nie tylko szybko rozkładające się materiały opakowaniowe. Światowy rynek dla polimerów i tworzyw transparentnych jest ogromny, i nie można go szacować wyłącznie w obszarze opakowań lecz także zastosowań w przemyśle budowlanym, technice, optyce i przemyśle samochodowym. Super przykładem są tutaj ogniwa fotowoltaiczne, do których stosowanie tworzyw z surowców odnawialnych jest możliwe ze względu na ich przeźroczystość, a dodatkową korzyścią jest obniżenie kosztów produkcji tych ogniw.

Do produkcji PLA najczęściej wykorzystywana jest kukurydza lub buraki cukrowe. Do wyprodukowania 1 kg PLA potrzebne jest ok 2,5 kg ziarna kukurydzy (o wilgotności 15%). Ilość ta zależna jest od zawartości skrobii w ziarnach, oraz od wydajności każdego z etapów procesu produkcji polimeru: konwersji skrobii do dekstrozy, konwersji dekstrozy do kwasu mlekowego i reakcji polimeryzacji (wg danych Nature Works).
Jedną z metod produkcji polikwasu mlekowego jest reakcja polimeryzacji z otwarciem pierścienia (ring opening polimerization, skrót ROP). W procesie fermentacji surowców roślinnych powstaje kwas mlekowy, który jest najpierw oligomeryzowany w reakcji polikondensacji a następnie w reakcji dehydratacji powstaje cykliczny dimer, który jest polimeryzowany w reakcji ROP. Polimeryzacja z otwarciem pierścienia może być prowadzona w roztworze, w masie, w stopie i suspensji, mechanizm tej reakcji polimeryzacji może być kationowy, anionowy, koordynacji lub rodnikowy.

Temperatura topnienia PLA wynosi generalnie od 150-180 stopni Celsjusza, jest uzależniona od stopnia krystaliczności polimeru. Można ją podwyższać poprzez mieszanie PLLA z PDLA, nawet o 40-50 stopni. Na szybkość biodegradacji PLA także między innymi wpływa stopień jego krystaliczności.

Blendy PLLA i PDLA zdecydowanie wpływają na zwiększenie ilości aplikacji PLA. Produkty otrzymane z takich mieszanek nadają się do produkcji materiałów (można je prasować), naczynia do mikrofalówek, opakowania na gorące produkty i innych podobnych.
 

Własności  PDLA  PLLA  PDLLA
Rozpuszczalność TAK: benzen, chloroform, acetylonitryl, tetrahydrofuran, dioksan
NIE: etanol, metanol, węglowodory alifatyczne
Struktura krystaliczna semikrystalicza amorficzna
Temperatura topnienia Tm [°C]  ~180 ~180 Zmienna
Temperatura zeszklenia,Tg, [°C] 50-60 55-60 Zmienna
Temperatura rozkładu [°C]  ~200 ~200 185 – 200
Wydłużenie przy zerwaniu [%]  20 -30 20 - 30 Zmienne
Okres półtrwania w temp. 37°C
w soli fizjologicznej [mies.]
4-5 4-6  2-3

  
W formie ciekawostki dopowiem iż   ze względu na swoje własności PLA jest wykorzystywane w wielu dziedzinach medycyny jako rusztowania inżynierii tkankowej, systemy dostarczania materiałów, membrany, oraz biowchłanialne implanty zarówno w kosmetyce jaki i dermatologii.
Inżyniera tkankowa wprowadziła rusztowania przy wykorzystaniu PLA co pozwala na stosowanie ich dla innych tkanek niż wcześniejsze rusztowania z zastosowaniem metali . Chrząstki stawowe dla stawów nie obciążonych także wykonywane są z poilaktydu. Swoją rolę PLA odnalazł również w systemach dostarczania leków gdzie może służyć do wytwarzania mikrokapsułek, mikrocząstek czy nanocząstek które są w stanie przenikać przez bariery biologiczne tj.: krew-mózg

„Stwórca chciał, aby człowiek korzystał
z przyrody jako rozumny i szlachetny pan i stróż,
a nie jako bezwzględny eksplorator”



Jan Paweł II

Proszę określić gdzie leży problem:
Proszę wpisać wynik dodawania:
7 + 7 =
Link
Proszę wpisać wynik dodawania:
7 + 7 =