Pla-materiaalin valmistusmenetelmät

Pla-materiaalin valmistusmenetelmät

  On olemassa useita teollisia tapoja tuottaa käyttökelpoista PLA:ta korkealla molekyylinopeudella. Maitohappo ja syklinen diesteri, laktidi, ovat kaksi pääasiallista tähän käytettyä monomeeriä.

  Yleisin menetelmä PLA:n luomiseksi on laktidin rengasavaava polymerointi erilaisilla metallikatalyyteillä (tyypillisesti tinaoktoaatilla) joko liuoksessa tai suspensiona. Metallikatalysoidulla reaktiolla on taipumus johtaa PLA:n rememisaatioon, mikä vähentää stereosäännöllisyyttä biomassalähtömateriaaliin verrattuna.

  On myös mahdollista tuottaa PLA:ta maitohappomonomeerien suoralla kondensaatiolla. Tämä prosessi suoritetaan alle 200 °C:n lämpötiloissa, jolloin muodostuu entrooppisesti suositeltu laktidimonomeeri. Tämä prosessi tuottaa vettä, joka vastaa jokaista esteröintivaihetta. Vesi on poistettava joko tyhjiöllä tai atseotrooppisella tislauksella polykondensoitumisen edistämiseksi ja korkean molekyylinopeuden saavuttamiseksi. Vielä suurempia molekyylinopeuksia voidaan saavuttaa kiteyttämällä raakapolymeeri sulatuksesta. Tämä väkevöi karbolyksiinihapon ja alkoholin pääteryhmät kiinteän polymeerin amorfiselle alueelle, reagoiden saavuttaen 128–152 kDa:n molekyylipainot.

  Polymeroimalla raseeminen L- ja D-laktidien seos on mahdollista syntetisoida amorfinen poly-DL-laktidi (PDLLA). Stereospesifiset katalyytit voivat johtaa heterotaktiseen PLA:han, jonka tiedetään osoittavan kiteisyyttä. Tämän kiteisyysastetta säätelee käytettyjen D-L-enantiomeerien suhde sekä käytetyn katalyytin tyyppi. Viisijäsenistä syklistä yhdistettä maitohappo-O-karboksianhydridiä (lac-OCA) on myös käytetty akateemisessa ympäristössä maitohapon ja laktidin sijasta. Tämä yhdiste ei tuota vettä sivutuotteena ja on reaktiivisempi kuin laktidi. PLA on myös biosyntetisoitu suoraan, kun taas maitohappoa on myös saatettu kosketukseen zeoliitin kanssa, mikä luo yksivaiheisen prosessin, joka tapahtuu noin 100 °C alemmassa lämpötilassa.