Полилактид

Полилактид
Структурная формула полилактида.
Общие свойства
Системаническое наименование	поли (3,6-диметил-1,4-ди-оксан-2,5-дион)]
Молекулярная формула	(C3H4O3)n
Молярная масса	(76)n г/моль
Свойства
Плотность кристалличный аморфный[1]	1,290 г/см³ 1,248 г/см³
Температура стеклования L-ПЛА L,D-ПЛА	54-58 °C, 50-53 °C,
Температура плавления	170—180 °C
Удельная теплота плавления 100 % L-ПЛА	93 Дж/г
Скачок теплоемкости 100 % аморф. ПЛА	0,54 Дж/(г* °С)

Полилакти́д (ПЛА) — биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов. В природных условиях срок разложения составляет от 2-х месяцев до 2-х лет.

Синтез

Полимеризация лактида с раскрытием цикла.

Существует два способа синтеза полилактида: поликонденсация молочной кислоты и полимеризация лактида. В промышленности используется их комбинация. Поликонденсацией молочной кислоты можно получать только низкомолекулярный полилактид, так как в процессе выделяется побочный продукт — вода, отвести которую из реакции сложно, и, поэтому, растущая полимерная цепь разрушается. Получившийся низкомолекулярный полилактид деполимеризуют до димера молочной кислоты, лактида. Полученный лактид полимеризуют при высокой температуре, с добавлением катализатора октоноата олова, получая высокомолекулярный полилактид.

Свойства и структура

Как молочная кислота, так и лактид, проявляют оптическую активность, то есть существуют в виде двух L- и D- стереоизомеров, являющихся зеркальным отображением друг друга. Варьируя относительное содержание этих форм в полилактиде, можно задавать свойства получаемого полимера, а также получать различные классы полилактидных материалов. Полилактид из 100 % L-лактида (L-ПЛА) имеет высокую степень стереорегулярности, что придает ему кристалличность. Температура стеклования L-ПЛА: 54-58 °C^[2], температура плавления 170—180 °C. Используя при полимеризации смесь D- и L- форм лактида, получают аморфный полилактид (L,D-ПЛА), температура стеклования которого составляет 50-53 °C^[3], плавление отсутствует, так как нет кристаллической фазы.
Самая высокая температура плавления у стереокомплекса, состоящего из чистого L-ПЛА и чистого D-ПЛА. Две цепочки сплетаются, и образующиеся дополнительные взаимодействия между ними ведут к повышению температуры плавления (до 220 °C).

Применения

Биоразлагаемые одноразовые стаканы в ресторанах.

Полилактид применяется для производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды, средств личной гигиены. Биоразлагаемые пакеты из полилактида используются в таких крупных торговых сетях как Wal mart и K-mart. Ввиду своей биосовместимости, полилактид широко применяется в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов, а также в системах доставки лекарств.

Полилактид отвечает концепции устойчивого развития, так как для его синтеза используются ежегодно возобновляемые природные ресурсы. Упаковочные изделия из полилактида — экологически чистая альтернатива традиционной бионеразлагаемой упаковке, на основе нефти.

Производство

При производстве ПЛА в атмосферу выбрасывается на 50 % меньше углекислого газа, чем при производстве полимеров на основе нефти, а использование ископаемых ресурсов меньше на 35 %, при этом использование растворителя не требуется. Таким образом, производство ПЛА является экологически чистым.

Самый крупный производитель L-ПЛА — американская компания Nature Works (140 000 тонн/год). Также ПЛА производится компанией Toyata (Япония), Hitachi (Япония), Dupont (США), Galactic(Бельгия), Hisun Biomaterials (Китай), а основной производитель L,D-ПЛА — компания PURAC(Нидерланды).

Основная часть производства полилактида приходится на страны, в которых введены налоговые льготы на производство и использование не загрязняющей атмосферу продукции.

См. также

• Полимеризация
• Поликонденсация

Примечания

1. ↑ Polymer Data Handbook, Oxford University Press 1999.
2. ↑ T. Maharanaa, B. Mohantyb, Y.S. Negi. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability; Progress in Polymer Science 34(2009) 99-124
3. ↑ Garlotta D. A literature review of poly(lactic acid). J Polym Environ 2001;9:63-84.

Ссылки

• ПОЛИЛАКТАТЫ — биоразлагаемые полиэфиры