InnoREX – Ultrasonik Təkmilləşdirilmiş PLA Ekstruziyası

Ultrasonik qarışdırma, dispersiya və emulsifikasiya polilaktik turşuların (PLA) ekstruziyasını yaxşılaşdırır. Ekstruziya xətlərinə ultrasəsləmənin tətbiqi istehsal olunan PLA-nın məhsuldarlığını və keyfiyyətini artırır.

Polilaktidlərin sintezi

Polilaktid turşuları və ya polilaktid (PLA) laktid turşusu və laktid monomerlərindən sintez edilən termoplastik alifatik poliesterdir. Laktid fermentləşdirilmiş bitki nişastasından (məsələn, qarğıdalı nişastası, şəkər qamışı) əldə edilən və plastik üçün bitki əsaslı əvəzedici kimi istifadə edilən tsiklik bir diesterdir. Beləliklə, PLA sintezi yaşıl kimya sırasına mükəmməl uyğun gəlir. PLA tez bir zamanda yüksək maraq qazandı, çünki o, ənənəvi neft-kimya əsaslı plastikləri bio-əsaslı, bioloji parçalana bilən əvəzedicidir.
PLA haqqında faktlar: PLA (C₃H₄O₂)n 1210-1430 kq/m sıxlığa malikdir³, suda həll olunmur, PTFE-dən daha sərtdir və 150degC ilə 220degC arasında temperaturda əriyir.

InnoREX – İnnovativ Polimerləşmə Prosesi

PLA-nın hazırkı istehsal prosesi sağlamlıq və ətraf mühit üçün təhlükəli olan laktonların polimerləşmə sürətini yaxşılaşdırmaq üçün metal tərkibli katalizatorlar tələb edir. Katalizatordan istifadənin problemli təbiətinə və bioəsaslı polimerlərə artan tələbata gəldikdə, InnoREX layihəsi adi metal tərkibli katalizatorların üzvi katalizatorla əvəz edildiyi və yüksək gücə malik alternativ enerji mənbələrinin köməyi ilə polimerləşmə prosesinin inkişafına yönəlmişdir. ultrasəs, mikrodalğalı soba və lazer.

Üzvi katalizatorların laktidin polimerləşməsinə effektiv nəzarət etdiyi göstərilmişdir, lakin sənaye standartlarına cavab vermək üçün onların fəaliyyəti hələ də təkmilləşdirilməlidir. Buna alternativ enerjilərin tətbiqi ilə nail olunacaq ultrasəs, mikrodalğalı sobalar və lazer işığı, çünki onlar katalizator aktivliyini artırır və reaksiya qarışığının yalnız kiçik hissələrini reaksiya müddəti olmadan həyəcanlandıraraq reaksiyanın dəqiq idarə edilməsinə imkan verir.
Layihə buna görə də, reaktiv ekstruziya prosesində metalsız PLA əldə etmək üçün alternativ enerji mənbələrinin mühitə daxil edildiyi yeni reaktor sistemini üzvi katalizatorla birləşdirir. (şəklə bax 1)
Buna görə də, InnoREX layihəsi yüksək molekulyar ağırlıqlı PLA-nın qoşa vidalı ekstruderdə dəqiq idarə olunan və səmərəli davamlı polimerləşməsinə nail olmaq üçün mikrodalğalı sobaların, ultrasəs və lazer işığının sürətli cavab vaxtından istifadə edir. Bundan əlavə, bir istehsal addımında polimerləşmə, birləşmə və formalaşdırmanın birləşdirilməsi ilə əhəmiyyətli enerji qənaətinə nail olunacaq.

yüksək güclü ultrasəs

Üç alternativ enerji mənbəyi - ultrasəs, mikrodalğalı soba və lazer şüalanması - yüksək molekulyar ağırlıqlı polimerləşməni təmin etmək üçün halqanın açılması polimerləşməsini stimullaşdırmaq üçün birləşdirilir. Reaktor kamerasında məhdud qalma müddəti ərzində alternativ enerji mənbələri yüksək hədəflənmiş səviyyədə daxili axın hüceyrəsinə (şək. 2-yə bax) tələb olunan reaksiya hərəkətverici təsirini təqdim edir. Beləliklə, laktonların polimerləşmə sürətini məqbul effektiv səviyyəyə qaldırmaq üçün tələb olunan ənənəvi ekstruziya proseslərində olan qalay (II) 2-etilheksanoat kimi metal tərkibli katalizatorların qarşısını almaq olar.
InnoREX pilot zavod sistemi üçün yüksək güclü ultrasəs prosessoru UIP1000hd1 kVt ultrasəs enerjisi ilə təmin etməyə qadir olan , inteqrasiya olunub. Yüksək güclü ultrasəs, sonokimya fenomeni olan kimyəvi reaksiyalara müsbət təsirləri ilə məşhurdur. Yüksək güclü ultrasəs dalğaları maye mühitə daxil edildikdə, dalğalar ultrasəs ilə nəticələnən yüksək təzyiq (sıxılma) və aşağı təzyiq (nadir) dövrlər yaradır. kavitasiya. Kavitasiya təsvir edir “maye içərisində baloncukların əmələ gəlməsi, böyüməsi və partlayıcı çökməsi. Kavitasiyanın çökməsi intensiv yerli isitmə (~5000K), yüksək təzyiqlər (~1000 atm) və böyük istilik və soyutma sürətləri (~) yaradır.>109 K/san)” məsələn ~400 km/saat maye reaktivləri ilə maye axını. (KS Suslick 1998)
Ultrasonik olaraq yaranan kavitasiya qüvvələri kinetik enerji verir, hissəcikləri dağıtır və kimyəvi polimerləşmə reaksiyasını dəstəkləyən radikallar yaradır.
Polimerləşmə reaksiyası zamanı sonikasiyanın ümumi müsbət təsirləri bunlardır:

• sonokimyəvi şəkildə yaradılmış radikallar (polimerləşmə kinetikası) səbəbindən polimerləşmənin başlanması
• polimerləşmə sürətinin sürətləndirilməsi
• daha dar polidispersiya, lakin polimerlərin molekulyar çəkisi daha yüksəkdir
• daha homojen reaksiya və buna görə də zəncir uzunluqlarının daha az paylanması

Ədəbiyyat / İstinadlar

• KS Suslick (1998): Kirk-Othmer Kimya Texnologiyası Ensiklopediyası; 4-cü nəşr. J. Wiley & Oğullar: Nyu York, 1998, cild. 26, 517-541.