1.1 طريقة التوليف
بشكل عام ، يتم تصنيع تحضير حمض polylactic (PLA) من حمض اللاكتيك كمادة خام. في الوقت الحاضر ، هناك العديد من الطرق التركيبية ، والأكثر نضجًا هي طريقة التكثيف المتعدد المباشر لحمض اللاكتيك ، والأخرى هي تصنيع اللاكتيد من حمض اللاكتيك أولاً ، ثم بلمرة فتح الحلقة تحت تأثير عامل مساعد. هناك أيضًا طريقة بلمرة المرحلة الصلبة.
1. طريقة البلمرة المباشرة لحمض اللاكتيك
تمت دراسة طريقة البلمرة المباشرة منذ ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين ، ولكن نظرًا لأن التقنيات الرئيسية المتعلقة بإزالة الماء في التفاعل لم يتم حلها جيدًا ، فإن الوزن الجزيئي للمنتجات منخفض (أقل من 4000) ، وقوة منخفضة جدًا ، سهل التحلل ، غير عملي.
تتبنى شركة شوا بوليمر اليابانية المحدودة طريقة تسخين حمض اللاكتيك ببطء في غاز خامل وفك ضغطه ببطء بحيث يتم تجفيف حمض اللاكتيك وتكثيفه بشكل مباشر ، ويتم تكثيف المادة المتفاعلة عند 220 ~ 260 درجة مئوية و 133 باسكال إلى الحصول على وزن جزيئي يزيد عن 4000. Polylactic acid. ومع ذلك ، فإن وقت تفاعل هذه الطريقة طويل ، وسوف يتقادم المنتج ، ويتحلل ، ويتغير لونه ، وغير متساوٍ عند درجة حرارة عالية في المرحلة اللاحقة. تستخدم شركة Mitsui Press Chemical Company اليابانية طريقة بلمرة المحلول من أجل بلمرة حمض اللاكتيك مباشرةً للحصول على حمض polylactic.
السمة الرئيسية للطريقة المباشرة هي أن حمض polylactic المركب لا يحتوي على محفز ، لذلك عندما يتقدم تفاعل التكثيف المتعدد إلى حد معين ، سيظهر النظام في حالة توازن. يجب تسخينه وضغطه لكسر توازن التفاعل ، وتكون ظروف التفاعل قاسية نسبيًا. في السنوات الأخيرة ، من خلال ابتكار وتحسين التكنولوجيا ، حققت طريقة البلمرة المباشرة بعض التقدم ، ويجب تطبيقها على الإنتاج الصناعي على نطاق واسع في المستقبل القريب حيث تستمر التكنولوجيا في النضوج.
2. طريقة بلمرة فتح الحلقة
تعد بلمرة فتح الحلقة من أكثر طرق الإنتاج استخدامًا في العالم. في وقت مبكر من منتصف القرن العشرين ، حصل باحثو دوبونت على حمض متعدد حمض اللبنيك عالي الوزن الجزيئي عن طريق بلمرة فتح الحلقة. في السنوات الأخيرة ، ركزت الأبحاث الأجنبية حول تخليق حمض polylactic بشكل أساسي على بلمرة فتح الحلقة من اللاكتيد.
تظهر منتجات سلسلة حمض polylactic التي تنتجها Boehringer Zngelhelm في ألمانيا بهذه الطريقة في السوق تحت الاسم التجاري ؛ تتم معالجة حمض polylactic الذي تنتجه شركة Cargill في الولايات المتحدة عن طريق النفخ الذائب والربط المغزلي لتطوير منتجات طبية غير منسوجة ؛ ولا يوجد سوى عدد قليل من الشركات في بلدي التي يمكنها تصنيع حمض البوليمر متعدد حمض اللاكتيك ، مثل معهد أبحاث البوليمرات بجامعة صن يات سين. تستخدم البلمرة بفتحة الحلقة في الغالب الأوكتوات المعدنية كبادئ ، ويمكن أن يصل الوزن الجزيئي إلى مليون ، والقوة الميكانيكية عالية ، ويتم تنفيذ البلمرة والفصل في خطوتين:
3. طريقة بلمرة الحالة الصلبة
يتم الحصول على هذه الطريقة عن طريق بلمرة الراتينج منخفض الوزن الجزيئي الذي يتم الحصول عليه عن طريق البلمرة المباشرة في ظل ظروف انخفاض الضغط والفراغ ودرجة الحرارة بين Tg-Tm ، وذلك لزيادة درجة البلمرة وزيادة وزنها الجزيئي ، وبالتالي تحسين قوة المواد وقابلية المعالجة .
4. خذ المادة
يتم سحق المحاصيل القشرية مثل الذرة لاستخراج النشا ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى جلوكوز غير مكرر. الآن ، تغلبت العديد من التقنيات العالية على عملية طحن واستخراج المواد الخام مباشرة من عدد كبير من المحاصيل.
5. التخمير
يتم تخمير الجلوكوز بطريقة مشابهة لإنتاج البيرة أو الكحول ، والذي يصبح حمض اللاكتيك مشابهًا لطعام مضاف للاستخدام في أنسجة العضلات البشرية.
6. المنتجات الوسيطة
يتم تحويل مونومر حمض اللاكتيك إلى منتج وسيط - حمض اللاكتيك المختزل بالماء ، وهو اللاكتيد ، عن طريق عملية تركيز خاصة.
7. التجميع
بعد تنقية مونومر اللاكتيد بالفراغ ، يتم استخدام عملية إذابة خالية من المذيبات لإكمال عملية فتح الحلقة لبلمرة المونومر.
8. تعديل البوليمر
نظرًا للاختلاف في الوزن الجزيئي وبلورة البوليمر ، يمكن تغيير خصائص المواد بشكل كبير ، لذلك يتم تعديل PLA بشكل مختلف لتطبيقات مختلفة.