1.1. Метод синтезу
Загалом, препарат полімолочної кислоти (PLA) синтезується з молочної кислоти як сировини. В даний час існує багато синтетичних методів, більш зрілим є метод прямої поліконденсації молочної кислоти, а інший полягає в тому, щоб спочатку синтезувати лактид з молочної кислоти, а потім провести полімеризацію з розкриттям кільця під дією каталізатора. Також існує метод твердофазної полімеризації.
1. Метод прямої полімеризації молочної кислоти
Метод прямої полімеризації вивчався ще в 1930-х і 1940-х роках, але оскільки ключові технології, пов'язані з видаленням води в реакції, не були добре розкриті, молекулярна маса продуктів низька (усі нижче 4000), дуже низька міцність , легко розкладається, практичності немає.
Japan Showa Polymer Co., Ltd. використовує метод повільного нагрівання молочної кислоти в інертному газі та повільної декомпресії так, щоб молочна кислота безпосередньо зневоднювалася та конденсувалася, а реагент додатково поліконденсувався при 220~260 градусах С і 133 Па до отримати молекулярну масу більше 4000. Полімолочна кислота. Однак час реакції цього методу тривалий, і продукт старіє, розкладається, змінює колір і стає нерівномірним при високій температурі на пізнішому етапі. Японська компанія Mitsui Press Chemical Company використовує метод полімеризації розчину для прямої полімеризації молочної кислоти для отримання полімолочної кислоти.
Основною особливістю прямого методу є те, що синтезована полімолочна кислота не містить каталізатора, тому при певному прогресуванні реакції поліконденсації система перейде в рівноважний стан. Щоб порушити рівновагу реакції, її потрібно нагріти та створити тиск, а умови реакції є відносно жорсткими. В останні роки завдяки інноваціям і вдосконаленню технології метод прямої полімеризації досяг певного прогресу, і його слід застосовувати у великомасштабному промисловому виробництві в найближчому майбутньому, оскільки технологія продовжує розвиватися.
2. Метод полімеризації з розкриттям кільця
Полімеризація з розкриттям кільця є найпоширенішим методом виробництва у світі. Ще в середині 20 століття дослідники DuPont отримали високомолекулярну полімолочну кислоту шляхом полімеризації з розкриттям кільця. В останні роки зарубіжні дослідження синтезу полімолочної кислоти в основному зосереджені на полімеризації лактиду з розкриттям кільця.
Продукція серії полімолочної кислоти, вироблена цим методом фірмою Boehringer Zngelhelm у Німеччині, з’являється на ринку під торговою назвою; полімолочна кислота, вироблена компанією Cargill у Сполучених Штатах, обробляється шляхом роздування з розплаву та прядіння для розробки медичних нетканих виробів; У моїй країні є лише кілька компаній, які можуть синтезувати полімер полімолочної кислоти, наприклад Інститут дослідження полімерів Університету Сунь Ятсена. Полімеризація з розкриттям кільця здебільшого використовує октоат олова як ініціатор, молекулярна маса може досягати мільйона, механічна міцність висока, а полімеризація та розділення здійснюються у два етапи:
3. Метод твердофазної полімеризації
Цей метод отримують шляхом полімеризації низькомолекулярної смоли, отриманої прямою полімеризацією в умовах зниженого тиску та вакууму та температури між Tg-Tm, щоб підвищити ступінь полімеризації та збільшити її молекулярну масу, тим самим покращуючи міцність матеріалу та технологічність .
4. Взяти матеріал
Культури з оболонки, такі як кукурудза, подрібнюють для вилучення крохмалю, який потім перетворюється на нерафіновану глюкозу. Зараз багато високих технологій подолали процес подрібнення та вилучення сировини безпосередньо з великої кількості культур.
5. Бродіння
Глюкоза ферментується у спосіб, подібний до виробництва пива чи алкоголю, який стає молочною кислотою, подібною до їжі, яка додається для використання в м’язовій тканині людини.
6. Проміжні продукти
Мономер молочної кислоти перетворюється в проміжний продукт - молочну кислоту з відновленим вмістом води, а саме лактид, за допомогою спеціального процесу концентрування.
7. Агрегація
Після очищення лактидного мономеру під вакуумом використовується процес розчинення без розчинника для завершення дії розкриття кільця для полімеризації мономеру.
8. Модифікація полімерів
Через різницю в молекулярній масі та кристалічності полімеру властивості матеріалу можуть сильно змінюватися, тому PLA модифікується по-різному для різних застосувань.