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回收环氧树脂!聚乳酸!

发布时间:2021-10-16 10:59:06

回收环氧树脂!聚乳酸!

聚乳酸(英文:polylactic acid or polylactide,缩写:PLA)是一种热塑性脂肪族聚酯。生产聚乳酸所需的乳酸或丙交酯(英文:lactide)是通过可再生资源发酵、脱水、提纯得到的。得到的聚乳酸通常具有*异的机械和加工性能,聚乳酸产品如下。

制造业

由于乳酸的结构中同时含有羧基和羟基,乳酸分子之间发生酯化反应形成长链。虽然叫聚乳酸,但大部分羧基通过聚合反应发生反应,实际上没有酸性。这与聚丙烯酸等聚合物的侧基均为羧基不同。聚乳酸单体 乳酸可通过化学合成或可再生资源合成。一般采用从玉米、木薯中提取的淀粉、从甘蔗、甜菜中提取的糖、从秸秆中提取的纤维素,经发酵脱水得到乳酸。所得乳酸必须在生产聚乳酸之前进行纯化。这是因为乳酸中含有的微量富马酸和乙酸会停止聚合反应。

聚乳酸的主要合成途径

目前,主要有三种生产聚乳酸的方法。

以乳酸为原料的直接缩聚:乳酸缩聚反应中逐渐产生的水引起水解和链运动,1kPa的低压。以乳酸和低分子量聚乳酸,再以氯化亚锡和对甲苯磺酸为催化剂,在160℃熔融缩聚得到分子量80000以上的聚乳酸。如果要进一步提高分子量,可以将熔融的聚乳酸冷却进一步缩聚,或在共沸蒸馏条件下缩聚,不断除去生成的水,*终可得到分子量在10万以上的聚乳酸。

以一定分子量的聚乳酸为原料与乳酸缩聚后,加入酸酐或环氧树脂等偶联剂。偶联物可以与聚乳酸链末端剩余的羟基和羧基反应,达到结合较短链产生长链的效果。

首先将两分子乳酸酯化生成丙交酯,纯化后的丙交酯在金属催化剂(丁基锡等)的作用下作为开环聚合的原料。 Wallace Carothers 于 1932 年发现了该反应,但直到 1954 年杜邦才改进其丙交酯纯化工艺,然后才开始工业化生产。以丙交酯为原料时常用的聚合方法有溶液聚合、悬浮聚合或熔融聚合。

通过在聚乳酸生产中加入其他单体,聚乳酸还可以与乙醇酸和乙二醇形成各种共聚物。

除了乳酸和丙交酯,5元环化合物L-乳酸O-羧酸酐(lac-OCA)是一种新型合成材料,聚合形成聚乳酸,生成二氧化碳而不是水。 lac-OCA 的反应效率高于丙交酯,因为它可以直接从反应体系中分离出来,从而使平衡转向生产聚乳酸。*近的研究希望利用大肠杆菌直接发酵,将类似于多羟基脂肪酸酯合成的生物合成方法应用于聚乳酸的合成。

材料特性

聚乳酸的熔点、耐热性、机械性能、加工性能等都与结晶度有关,而影响结晶度的*重要因素是原料中L-乳酸与D-乳酸的比例。当原料为纯L-乳酸或纯D-乳酸时,所得聚-L-乳酸(简称PLLA)为高结晶聚合物,聚-D-乳酸(简称PDLA)为半结晶性聚合物。结晶性聚合物。聚乳酸结晶度约37%,玻璃化转变温度约65℃,熔点180℃,拉伸模量约3-4GPa,弯曲模量约4-5GPa。加入少量右旋聚乳酸可进一步提高结晶度。例如,聚L-乳酸和聚-D-乳酸按一定比例混合后,聚-L-乳酸的熔点*高可提高50℃,热弯温度可提高。升温*190°C左右。得到的耐热聚乳酸可以在110℃的环境下使用。聚乳酸的机械性能与聚苯乙烯和PETE相似,但它们可以连续使用的温度要低得多,结晶度更高. 会更高。它可以提高连续使用的温度,但也降低了生物降解率。如果将聚乳酸放入坩埚中,可以加热并蒸发成可燃气体。

与其他可生物降解材料相比,聚乳酸具有部分疏水性。氯仿是聚乳酸和聚乳酸共聚物的*佳溶剂。此外,聚乳酸可溶于氯基溶剂、热苯、四氢呋喃和1,4-二恶烷,但不溶于水、乙醇和大多数脂肪烃溶剂。

应用

聚乳酸在生物医学工程中被广泛用作手术缝合线、骨钉和骨板。由聚乳酸制成的手术缝线不需要拆除,会慢慢水解成乳酸,在体内代谢。典型的降解时间需要 6 个月到 2 年。骨板的理想要求是骨骼可以逐渐降解以承受逐渐增加的应力,而聚乳酸的逐渐降解非常适合制作骨板。缺点是纯乳酸的机械强度性能在分解时迅速下降。因此,一般需要加入纤维以形成更高强度的复合材料。

聚乳酸的应用现在已经超出了医药的范围,广泛应用于一些常见的物品,如包装袋、作物薄膜、纺织品和杯子。由聚乳酸制成的包装材料起初相对昂贵,但现在是*常见的包装材料之一。聚乳酸可通过挤出成型、注射成型、拉伸等加工加工成纤维和薄膜。聚乳酸薄膜的透水性低于聚苯乙烯薄膜。由于水和气体分子通过聚合物的非晶区扩散,因此可以通过调节聚乳酸的结晶度来调节聚乳酸薄膜的透水性。

聚-L-乳酸具有低玻璃化转变温度,可用于研究形状记忆聚合物。其低玻璃化转变温度还用作熔融沉积建模(Fused Deposition Modeling,FDM)3D 打印机(如 RepRap 和 Makerbot)的原料。也是塑造面部轮廓的产品的主要成分。添加D-乳酸生产的耐热聚乳酸可用于微波炉中的加热器具、盛装热液体的容器,甚*工程材料。

回收

聚乳酸的塑料分类标记为 7。废弃聚乳酸产品的废弃物处理方法很多,如自然分解、堆肥、焚烧等。由于聚乳酸的分解温度低(约230-260℃,与结晶度有关),焚烧乳酸产生的热量比常规塑料低,产生的气体主要是一氧化碳和碳。二氧化物、乙醛等。聚乳酸的主要分解形式是水解,可以与热分解同时进行,水解的速度也与结晶度密切相关。聚乳酸水解产生的羧酸催化其进一步水解,即自催化作用。与其他聚合物共混或共聚可以提高聚乳酸的性能,但同时降低了其*异的降解性。

聚乳酸不易被微生物攻击分解,也不像其他聚酯那样容易被酶分解,但仍有一些酶能加速其分解,如链霉蛋白酶和菠萝蛋白酶。伽马射线和电子束也会在聚乳酸链中产生自由基,这会导致辐射降解。辐解效率与聚乳酸的残留端基有关。在具有芳环的聚乳酸共聚物的情况下,辐解效率也得到提高。


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