Polylactic acid (PLA) 는 재생 가능한 식물 자원 (예: 옥수수, 카사바 등) 에 의해 제안 된 전분 원료로 만들어진 새로운 유형의 바이오 기반 및 재생 가능한 생분해 성 재료입니다.
전분 원료는 당당화되어 포도당을 얻은 다음 포도당 및 특정 균주로부터 발효되어 고순도 젖산을 생성합니다. 화학 합성 방법은 특정 분자량을 가진 폴리 락트산을 합성하는 데 사용됩니다.
폴리락트산은 우수한 생분해성을 갖는다. 사용 후에는 특정 조건 하에서 자연에서 미생물에 의해 완전히 분해 될 수 있으며 최종적으로 이산화탄소와 물을 생성하여 환경을 오염시키지 않습니다. 환경을 보호하는 것이 매우 유익하며 환경 친화적 인 재료로 인식됩니다.
| PLA | |
| 이름 | 폴리락트산 |
| 별명 | Polylactide; PLA |
| 화학 공식 | (C3H4오2)N |
| 녹는 점 | 155-185 °C |
| 밀도 | 1.20-1.30 kg/L |
| CAS 가입 번호 | 26100-51-6 |
폴리 락티드로도 알려진 폴리 락트산은 폴리 에스테르 계열에 속합니다. 폴리락트산은 주요 원료로서 락트산을 중합하여 얻어진 중합체이다. 원료의 공급원은 충분하고 재생될 수 있다. 주로 옥수수와 카사바를 원료로 사용한다.
폴리 락트산의 생산 공정은 무공해이며, 제품은 자연에서주기를 실현하기 위해 생분해 될 수 있으므로 이상적인 녹색 고분자 물질입니다.
Polylactic acid는 좋은 열 안정성, 가공 온도 170 ~ 230 ℃, 우수한 용매 저항, 압출, 회전, 이축 연신, 사출 블로우 몰딩과 같은 다양한 방법으로 처리 할 수 있습니다. 생분해 성 외에도 폴리 락트산으로 만든 제품은 우수한 생체 적합성, 광택, 투명성, 손 느낌 및 내열성뿐만 아니라 특정 박테리아 내성, 난연성 및 UV 저항성을 가지고 있습니다. 그래서 그들은 매우 유용합니다. 현재 의류 (속옷, 겉옷), 산업 (건설, 농업, 임업, 제지) 및 의료 및 건강 분야에서 주로 사용되는 포장재, 섬유 및 부직포 등으로 널리 사용됩니다.
대규모 산업화 이전의 PLA의 가격은 $1000/kg입니다. 이후 미시간주립대학의 라마니 나라얀 교수 연구그룹의 산업화 연구를 통해 대규모 생산이 실현되었다.
폴리 락트산의 생산은 여전히 우리 나라에서 개발 초기 단계에 있습니다. PLA는 많은 응용 분야를 가지고 있으며 압출, 사출 성형, 필름 드로잉, 스피닝 및 기타 분야에서 사용할 수 있습니다.
일반적으로, 폴리락트산 (PLA) 의 제조는 원료로서 락트산으로부터 합성된다. 현재 많은 종류의 합성 방법이 있으며, 젖산의 직접적인 중축합 방법이 더 성숙하고, 다른 하나는 먼저 젖산으로 젖산을 합성하는 것입니다. 그런 다음 촉매의 영향으로 개환 중합. 또한 고체상 중합 방법이 있다.
직접 중합 방법은 1930 년대와 1940 년대 초반에 연구되었지만 반응에서 물을 제거하는 데 관련된 핵심 기술은 잘 해결할 수 없기 때문에 제품의 분자량은 낮습니다 (모두 4000 미만), 매우 낮은 강도, 분해하기 쉽고 실용성이 없습니다.
일본의 Showa Polymer Co., Ltd. 는 비활성 가스에서 젖산을 천천히 가열하고 천천히 감압하여 젖산이 직접 탈수되고 응축되도록하는 방법을 채택하고 있습니다. 반응물을 220 ~ 260 ℃ 및 133 Pa에서 추가로 다축합하여 4000 초과의 분자량을 얻는다. 폴리락트산. 그러나, 이 방법의 반응 시간은 길고, 생성물은 나중 단계에서 고온에서 노화되고, 분해되고, 변색되고, 고르지 않을 것이다. 일본의 Mitsui Press Chemical Company는 용액 중합 방법을 사용하여 젖산을 직접 중합하여 폴리 락트산을 얻습니다.
직접 방법의 주요 특징은 합성 된 폴리 락트산이 촉매를 포함하지 않는다는 것입니다. 따라서, 중축합 반응이 어느 정도 진행될 때, 시스템은 평형 상태로 나타날 것이다. 반응 평형을 깨기 위해서는 가열 및 가압이 필요하며, 반응 조건은 비교적 가혹하다. 최근 몇 년 동안 기술의 혁신과 개선을 통해 직접 중합 방법이 약간의 진전을 이루었습니다. 기술이 계속 성숙함에 따라 가까운 장래에 대규모 산업 생산에 적용되어야합니다.
개환 중합은 세계에서 가장 널리 사용되는 생산 방법입니다. Mid-20th 세기 초 듀폰 연구자들은 개환 중합에 의해 고분자량 폴리 락트산을 얻었다. 최근 몇 년 동안 폴리 락트산의 합성에 관한 외국 연구는 주로 락타이드의 개환 중합에 초점을 맞추고 있습니다.
이 방법으로 독일의 Boeheringer Zngelhelm이 생산 한 폴리 락트산 시리즈 제품은 상표명으로 시장에 나와 있습니다. 미국에서 카길에서 생산 한 폴리 락트산은 멜트 블로우 및 스펀 본드로 가공되어 의료용 부직포 제품을 개발합니다. 우리나라에는 Sun Yat-Sen University의 고분자 연구소 (Institute of Polymer Research) 와 같이 폴리머 폴리 락트산을 합성 할 수있는 회사가 소수에 불과합니다.
고리-개방 중합은 주로 개시제로서 stannous octoate를 사용하고, 분자량은 수백만에 달할 수 있으며, 기계적 강도는 높다. 중합 및 분리는 두 단계로 수행됩니다.
첫 번째 단계는 폴리 락트산의 탈수 고리 화를 통해 락티드를 얻는 것입니다.
두 번째 단계는 락타이드의 개환 중합에 의해 폴리 락타이드를 얻는 것이다.
그러나, 이러한 개환 중합 방법은 촉매의 순도 및 중합 동안 단량체의 순도에 대한 요구가 매우 높다. 매우 적은 양의 불순물조차도 PLA의 분자량을 100,000 미만으로 만들고, 온도, 압력, 촉매 등과 같은 중합 조건을 만들 것이다. PLA의 유형과 양, 반응 시간 등은 또한 PLA의 분자량에 큰 영향을 미칠 것이며, 그래서 고분자량 PLA의 합성은 기술적 어려움이다.
이 방법은 직접 중합법에 의해 얻어진 저분자량 수지를 Tg와 Tm 사이의 감압 및 진공 및 온도 조건 하에서 중합함으로써 얻어진다. 중합도를 높이고 분자량을 증가시켜 재료의 강도와 가공 성능을 향상시킵니다.
우리는 주로 더 일반적으로 사용되는 개환 중합 방법에 대해 이야기하며 그 과정은 대략 다음과 같습니다.
옥수수와 같은 껍질 작물을 분쇄하여 전분을 추출한 다음 정제되지 않은 포도당으로 만듭니다. 이제 많은 첨단 기술이 분쇄 과정을 극복하고 많은 작물에서 직접 원료를 추출합니다.
포도당은 맥주 또는 알코올의 생산과 유사한 방식으로 발효되며, 이는 인간 근육 조직에 사용하기 위해 첨가된 식품과 유사한 젖산이 된다.
젖산 단량체는 특별한 농도 공정에 의해 중간 생성물-물-환원된 젖산, 즉 락티드로 전환된다.
락타이드 단량체가 진공 정제된 후, 무용매 용해 공정을 사용하여 단량체를 중합하는 개환 작용을 완료한다.
중합체의 분자량 및 결정성의 차이로 인해, 재료 특성이 크게 변화될 수 있으므로, PLA는 다른 응용에 대해 다르게 변형된다.
바이오의학 분야에서, 폴리락트산 물질은 약물 수송 재료, 조직 공학 스캐폴드 재료, 뼈 수리 재료 등으로서 사용될 수 있다.
의료 분야는 PLA와 그 화합물의 초기 적용 분야입니다. 현재 정형 외과 수술, 흉부 수술, 악안면 수술 및 종양 표적 치료 분야에서 광범위한 기초 연구 및 임상 적용이 수행되었습니다.
폴리락트산은 우수한 가소성, 내열성 및 물리적 가공 특성을 갖는다. 전통적인 뿌리 덮개 필름의 깨지기 쉽고 분해되지 않는 결함을 보완하기 위해 농업 뿌리 덮개 필름으로 가공 할 수 있습니다. 로프, 살충제 및 비료 등을위한 느린 방출 재료
일반 폴리에틸렌 (PE) 멀치 필름 및 폴리락트산 멀치 필름의 분해능뿐만 아니라, 상이한 멀칭 필름 하에서면의 성장을 비교 및 연구하였다. 폴리락트산 멀치 필름은 약 20 일 후에 분해되기 시작하였고, 분해 영역은 면화 수확 기간 동안 약 80% 에 도달할 수 있음이 밝혀졌다. 그리고 분해 가능한 플라스틱 필름은 더 나은 단열 성능을 보여주었습니다.
수박 심기에 대한 일반 PE 뿌리 덮개 필름과 폴리 락트산 (PLA) 뿌리 덮개 필름의 효과를 비교하고 연구했습니다. 이 테스트는 PLA 멀치 필름이 분해성이며 환경 오염을 일으키지 않는 것으로 나타났습니다. PLA 멀치 필름을 덮으면 수박의 성장과 발달을 촉진 할 수 있습니다.
폴리에틸렌 (폴리에틸렌, PE), 폴리 염화 비닐 (PVC), 폴리 프로필렌 (폴리 프로필렌, PP) 및 기타 재료와 비교하여 폴리 락트산은 우수한 생분해 성, 우수한 항균 및 항진균 성을 가지고 있습니다.
냉장 고기의 진공 포장을 위해 PLLA-PVA-PCL 복합 필름과 니신이 첨가 된 포장재를 사용하면 포장 된 고기의 유통 기한은 PE 집착 필름보다 훨씬 길다. 그리고 고기는 상대적으로 좋은 색상과 품질을 유지합니다.
다른 가스 조건에서, 포장되지 않은, PLA 수정 된 대기 포장, PE 수정 된 대기 포장, PLA 진공 포장의 테스트 결과, carambola의 신선한 유지 효과에 대한 PE 진공 포장은 PLA 필름 포장 백이 카람 볼라의 외관 품질과 영양 그룹을 잘 보존 할 수 있음을 보여줍니다. 포인트, 스타 과일의 유통 기한을 연장.
기사 출처: 인터넷
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