Войти
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
| Номер CAS | |
| ChemSpider |
|
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
| Свойства | |
| Плотность | 1,210–1,430 г · см |
| Точка плавления | от 150 до 160 ° C (от 302 до 320 ° F; от 423 до 433 K) |
| Растворимость в воде | 0 мг / мл |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  1 0 0 |
| Кроме если указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на ink | |
Полимолочная кислота или полилактид (PLA ) представляет собой термопласт полиэфир с формулой основной цепи (C. 3H. 4O. 2). nили [–C (CH. 3) HC (= O) O–]. n, формально полученный конденсацией молочной кислоты C (CH. 3) (OH) HCOOH с потерей воды (отсюда и его название) Его также можно получить полимеризацией с раскрытием цикла лактида [–C (CH. 3) HC (= O) O–]. 2, циклического димера t он базовый повторяющийся блок.
PLA стал популярным материалом, поскольку его экономично производят из возобновляемых ресурсов. В 2010 году PLA занимал второе место по объему потребления любого биопластика в мире, хотя он все еще не товарный полимер. Его широкому применению препятствовали многочисленные физические и технологические недостатки. PLA является наиболее широко используемым пластиковым филаментным материалом в 3D-печати.
Название «полимолочная кислота» не соответствует стандартной номенклатуре IUPAC и потенциально неоднозначно или сбивает с толку, потому что PLA не является поликислота (полиэлектролит ), а скорее полиэстер.
Мономер обычно получают из ферментированного растительного крахмала, такого как кукуруза, маниока, сахарный тростник или жом сахарной свеклы.
Несколько промышленных направлений предоставить пригодный для использования (т.е. высокомолекулярный) PLA. Используются два основных мономера: молочная кислота и циклический диэфир лактид. Наиболее распространенный путь получения PLA - это полимеризация с раскрытием кольца лактида с различными металлическими катализаторами (обычно октоатом олова ) в растворе или как приостановка. Катализируемая металлами реакция имеет тенденцию вызывать рацемизацию PLA, снижая его стереорегулярность по сравнению с исходным материалом (обычно кукурузным крахмалом).
Также может использоваться прямая конденсация мономеров молочной кислоты производить PLA. Этот процесс необходимо проводить при температуре ниже 200 ° C; выше этой температуры образуется энтропийно предпочтительный лактидный мономер. В этой реакции образуется один эквивалент воды для каждой стадии конденсации (этерификации ). Реакция конденсации обратима и находится в равновесии, поэтому для образования высокомолекулярных частиц требуется удаление воды. Удаление воды с помощью вакуума или азеотропной дистилляции требуется для ускорения реакции в сторону поликонденсации. Таким образом можно получить молекулярную массу 130 кДа. Еще более высокие молекулярные массы могут быть достигнуты путем тщательной кристаллизации сырого полимера из расплава. Концевые группы карбоновых кислот и спиртов, таким образом, концентрируются в аморфной области твердого полимера, и поэтому они могут реагировать. Таким образом, можно получить молекулярную массу 128–152 кДа.
Полимеризация рацемической смеси L- и D-лактидов обычно приводит к синтезу поли-DL-лактида (PDLLA ), который является аморфным. Использование стереоспецифических катализаторов может привести к гетеротактическому PLA, который, как было обнаружено, проявляет кристалличность. Степень кристалличности и, следовательно, многие важные свойства в значительной степени контролируются соотношением используемых энантиомеров D и L и, в меньшей степени, типом используемого катализатора. Помимо молочной кислоты и лактида, O-карбоксиангидрид молочной кислоты («lac-OCA»), пятичленное циклическое соединение использовалось также в академических кругах. Это соединение более реактивно, чем лактид, потому что его полимеризация происходит за счет потери одного эквивалента диоксида углерода на эквивалент молочной кислоты. Вода не является побочным продуктом.
Также сообщалось о прямом биосинтезе PLA, аналогичном поли (гидроксиалканоату) s.
Другой метод разработан контактирование молочной кислоты с цеолитом. Эта реакция конденсации является одностадийным процессом и протекает примерно на 100 ° C ниже по температуре.
Благодаря хиральности природы молочной кислоты существует несколько различных форм полилактида: поли- L -лактид (PLLA ) - продукт, полученный в результате полимеризации L,L-лактида (также известного как L -лактид). PLA растворим в растворителях, горячем бензоле, тетрагидрофуране и диоксане.
полимеры PLA варьируются от аморфного стеклообразного полимера до полу -кристаллический и высококристаллический полимер с температурой стеклования 60–65 ° C, температурой плавления 130–180 ° C и модулем упругости при растяжении 2,7–16 ГПа. Термостойкий PLA выдерживает температуру 110 ° C. Основные механические свойства PLA находятся между полистиролом и ПЭТ. Температуру плавления PLLA можно увеличить на 40–50 ° C, а температуру его теплового отклонения можно увеличить примерно с 60 ° C до 190 ° C путем физического смешивания полимера с PDLA (поли- D -лактид). PDLA и PLLA образуют очень регулярный стереокомплекс с повышенной кристалличностью. Температурная стабильность максимальна при использовании смеси 1: 1, но даже при более низких концентрациях 3–10% PDLA все равно наблюдается существенное улучшение. В последнем случае PDLA действует как зародышеобразователь , тем самым увеличивая скорость кристаллизации. Биоразложение PDLA происходит медленнее, чем PLA, из-за более высокой кристалличности PDLA. Модуль упругости при изгибе PLA выше, чем у полистирола, и PLA обладает хорошей термозащитой.
Несколько технологий, таких как отжиг, добавление зародышеобразователей, формирование композитов с волокнами или наночастицами, удлинение цепей и введение структур сшивки был использован для улучшения механических свойств полимеров PLA. Полимолочная кислота может быть переработана, как и большинство термопластов, в волокно (например, с использованием обычных процессов формования из расплава ) и пленки. PLA имеет механические свойства, аналогичные полимеру PETE, но имеет значительно более низкую максимальную температуру непрерывного использования. Обладая высокой поверхностной энергией, PLA легко печатать, что делает его широко используемым в трехмерной печати. Прочность на разрыв для 3-D напечатанного PLA была определена ранее.
Существует также поли (L -лактид-со- D,L-лактид) (PLDLLA) - используемый в качестве PLDLLA / Каркасы TCP для костной инженерии.
PLA может быть сварен растворителем с использованием дихлорметана. Ацетон также смягчает поверхность PLA, делая ее липкой, но не растворяя ее, для приваривания к другой поверхности PLA.
PLA растворимы в ряде органических растворителей. Этилацетат из-за простоты доступа и низкого риска использования представляет наибольший интерес. Нить для 3D-принтера PLA растворяется при замачивании в этилацетате, что делает ее полезным растворителем для очистки головок экструдеров для 3D-печати или удаления опор из PLA. Температура кипения этилацетата достаточно низкая, чтобы также сгладить PLA в паровой камере, аналогично использованию паров ацетона для сглаживания ABS. Другие безопасные растворители для использования включают пропиленкарбонат, который безопаснее этилацетата, но его трудно купить на коммерческой основе. Пиридин также может быть использован, однако он менее безопасен, чем этилацетат и пропиленкарбонат. Также он имеет отчетливый неприятный запах рыбы.
PLA используется в качестве исходного материала в настольных производстве плавленых волокон 3D-принтеров (например, RepRap ). Твердые тела с печатью из PLA могут быть заключены в гипсоподобные формовочные материалы, а затем сожжены в печи, так что образовавшаяся пустота может быть заполнена расплавленным металлом. Это известно как "литье по выплавляемым моделям", тип литья по выплавляемым моделям.
PLA может разлагаться до безвредной молочной кислоты, поэтому он используется в качестве медицинских имплантатов в виде анкеров, винтов, пластин, штифтов, стержней., и как сетка. В зависимости от того, какой именно тип используется, он распадается внутри тела в течение от 6 месяцев до 2 лет. Это постепенное ухудшение желательно опорная конструкция, так как он постепенно переносит нагрузку на тело (например, кости), как эта область заживает. Прочностные характеристики имплантатов из PLA и PLLA хорошо задокументированы.
PLA также может использоваться в качестве разлагаемого упаковочного материала, будь то литье, литье под давлением или формование. Из этого материала делаются чашки и сумки. В виде пленки он дает усадку при нагревании, что позволяет использовать ее в термоусадочных туннелях . Его можно использовать для изготовления упаковки со свободным заполнением, пакетов для компоста, упаковки для пищевых продуктов и одноразовой посуды. В виде волокон и нетканых материалов PLA также имеет множество потенциальных применений, например, обивка, одноразовая одежда, навесы, товары женской гигиены и подгузники. Благодаря своей биосовместимости и биоразлагаемости PLA также представляет большой интерес в качестве полимерного каркаса для доставки лекарств.
Рацемический и обычный PLLA имеет низкую температуру стеклования, что нежелательно. Стереокомплекс PDLA и PLLA имеет более высокие температуры стеклования, что придает ему большую механическую прочность. Он имеет широкий спектр применений, таких как тканые рубашки (гладкость), подносы для микроволновой печи, приложения для горячего розлива и даже инженерные пластмассы (в этом случае стереокомплекс смешан с каучукообразным полимером, таким как АБС). Такие смеси также обладают хорошей стабильностью формы и визуальной прозрачностью, что делает их полезными для упаковочных приложений низкого уровня. С другой стороны, чистая поли-L-молочная кислота (PLLA) является основным ингредиентом в Sculptra, усилителе объема лица длительного действия, который в основном используется для лечения липоатрофии щек. Прогресс в биотехнологии привел к развитию промышленного производства формы D-энантиомера, что было невозможно до недавнего времени.
Мульчирующая пленка из смеси PLA «bio-flex»
Биоразлагаемые чашки из PLA
Чай сумки из PLA. Прилагается мятный чай.
Play media 3D-печать микрокатушки с использованием проводящей смеси полилактида и углеродных нанотрубок.
3D-печать человеческого черепа с данными компьютерной томографии. Прозрачный PLA.
PLA абиотически разлагается по трем механизмам:
Гидролитическая реакция:
Скорость разложения очень медленная при температуре окружающей среды. Исследование 2017 года показало что при 25 ° C в морской воде PLA не разлагается в течение года.
Чистые пены PLA селективно гидролизуются в модифицированной по Дульбекко среде Игла (DMEM) с добавлением фетальной бычьей сыворотки (FBS) (раствор, имитирующий жидкость организма). После 30 дней погружения в DMEM + FBS каркас PLLA потерял около 20% своего веса.
Образцы PLA различной молекулярной массы разложились до метиллактата (зеленый растворитель) с использованием металлокомплексного катализатора.
PLA также разлагается некоторыми бактериями, такими как Amycolatopsis и. Очищенная протеаза из Amycolatopsis sp. Также может расщеплять PLA. Ферменты, такие как проназа и наиболее эффективно протеиназа K, разлагают PLA.
PLA содержит смолу SPI Идентификационный код 7Наиболее распространены четыре возможных сценария окончания срока службы:
 | Викискладе есть материалы, связанные с полилактидами. |
