Tecnología de ultrasonido de Hielscher

InnoREX - Mejora de ultrasonidos PLA Extrusión

ácidos Polylactid o polilactida (PLA) es un poliéster alifático termoplástico, que se sintetiza a partir de monómeros de ácido y de lactida láctico. La lactida es un diéster cíclico, que se deriva de fermentada planta de almidón (por ejemplo almidón de maíz, caña de azúcar) y se utiliza como sustituto a base de plantas para plásticos. De este modo, la síntesis de PLA encaja perfectamente en la gama de química verde. PLA rápidamente ganó gran interés ya que es una, sustituto biodegradable de base biológica para los plásticos a base petroquímica convencional.
Facts donde PLAN: PLAN (C3H4O2) N tiene una densidad de 1210-1430 kg / m3, Es insoluble en agua, más duro que el PTFE y se funde a temperaturas entre 150degC y 220degC.
La demanda de polímeros de base biológica está creciendo rápidamente. Según el estado actual de la técnica, se necesitan catalizadores que contienen metales para mejorar la velocidad de polimerización de lactonas, que presenta un peligro para la salud y el medio ambiente. InnoREX desarrollará un concepto novedoso reactor utilizando energías alternativas para la polimerización continua, de alta precisión, libre de metal de PLA.

InnoREX desarrolla un concepto de reactor novedoso para la polimerización continua, de alta precisión, libre de metal de PLA.

InnoREX – Procedimiento de polimerización innovadora

El proceso de producción actual de PLA requiere catalizadores que contienen metales para mejorar la velocidad de polimerización de las lactonas, que son peligrosos para la salud y el medio ambiente. En cuanto a la naturaleza problemática de la utilización de catalizador y la creciente demanda de polímeros de base biológica, el proyecto InnoREX se centra en el desarrollo de un proceso de polimerización, en el que el metal convencional que contiene catalizadores se sustituye por un catalizador orgánico y asistido por las fuentes de energía alternativas de alta potencia ultrasonidos, microondas y láser.
catalizadores orgánicos se ha demostrado que controlar eficazmente la polimerización de lactida, pero su actividad aún debe mejorarse para cumplir con los estándares industriales. Esto se logra mediante la introducción de energías alternativas de ultrasonidos, Microondas y la luz láser ya que aumentan la actividad del catalizador y permiten un control preciso de la reacción por emocionantes solamente pequeñas partes de la mezcla de reacción sin tiempo de respuesta.
Por consiguiente, el proyecto combina un sistema de reactor novela, donde las fuentes de energía alternativas se introducen en el medio, con un catalizador orgánico para obtener un PLA libre de metal en un proceso de extrusión reactiva. (Ver foto. 1)
Por lo tanto, el proyecto InnoREX utiliza el tiempo de respuesta rápida de las microondas, ultrasonidos y luz láser para conseguir una polimerización continua precisamente controlada y eficiente de alto peso molecular PLA en una extrusora de doble tornillo. Además, los ahorros de energía significativos serán alcanzados mediante la combinación de polimerización, lo que agrava y conformación en un paso de producción.

El ultrasonido se utiliza como una energía alternativa para mejorar la extrusión reactiva de PLA. (¡Click para agrandar!)

Imagen 1: Una nueva forma de mejorar la polimerización de PLA (fuente InnoREX)

Ultrasonidos para mejorar la polimerización de PLA

UIP2000hd – procesador ultrasónico de 2 kW utilizado en R&D etapa de InnoREX

Ultrasonidos de alta potencia

Tres fuentes de energía alternativas - ultrasonido, microondas y la irradiación con láser - se combinan para inducir la polimerización de apertura de anillo para asegurar la polimerización de alto peso molecular. Durante el tiempo de residencia limitado en la cámara del reactor, las fuentes alternativas de energía introducen el impacto de reacción de accionamiento requerida en una celda de flujo en línea (ver fig. 2) a un nivel altamente segmentado. De este modo, los catalizadores que contienen metales tales como estaño (II) 2-etilhexanoato, que es en los procesos de extrusión convencionales necesaria para elevar la velocidad de polimerización de las lactonas a un nivel eficiente aceptable, pueden ser evitados.
Para el sistema de planta piloto InnoREX, el procesador ultrasónico de alta potencia UIP1000hd, Que es capaz de proporcionar de 1 kW de potencia de los ultrasonidos, se ha integrado. ultrasonido de alta potencia es bien conocida por sus efectos positivos en las reacciones químicas, lo que es el fenómeno de sonoquímica. Cuando las ondas de ultrasonidos de alta potencia se introducen en un medio líquido, las olas crean ciclos resultantes en ultrasonido de alta presión (compresión) y de baja presión (rarefacción) cavitación. La cavitación describe "la formación, crecimiento y colapso implosivo de burbujas en un líquido. El colapso cavitacional produce un intenso calentamiento local (~5000K), altas presiones (~1000 atm), y enormes tasas de calentamiento y enfriamiento (>109 K/seg)" como un flujo de líquido con chorros de líquido de ~400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
Las fuerzas cavitacionales generados por ultrasonidos proporcionan energía cinética, se dispersan las partículas y crear radicales que apoyan la reacción de polimerización química.
efectos positivos generales de sonicación durante una reacción de polimerización son:

  • iniciación de la polimerización debido a los radicales sonochemically creados (cinética de polimerización)
  • aceleración de la velocidad de polimerización
  • estrechos poli-dispersities, pero de mayor peso molecular de los polímeros
  • reacción más homogéneo y por lo tanto una distribución inferior de longitudes de cadena
La imagen muestra la configuración de proceso de ultrasonido combinado (UIP2000hd de Hielscher), microondas y láser para inducir una polimerización de apertura de anillo bajo ausencia de catalizadores que contienen metales

Foto 2: la configuración del proceso con ultrasonidos, microondas y láser para lograr una polimerización por apertura de anillo evitando el uso de catalizadores que contienen metal (Fuente: InnoREX)

Literatura/Referencias

  • KANSAS. Suslick (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4ª ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

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ultrasonido de alta pwer de Hielscher se utiliza como fuente de energía alternativa en el proyecto InnoREX para la polimerización libre de metal de PLA

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