Hielscheri ultraheli tehnoloogia

InnoREX - ultraheli parandatud PLA ekstrusioon

Polülaktiidhape või polülaktiid (PLA) on termoplastiline alifaatne polüester, mis sünteesitakse laktaadhappe ja laktiidmonomeeridest. Laktiid on tsükliline diester, mis on saadud kääritatud taimset tärklist (nt maisitärklis, suhkrurook) ja mida kasutatakse taimsete plastmasside asendajatena. Selle tulemusena sobib PLA süntees suurepäraselt rohelise keemia vahemikku. PLA sai kiiresti suure huvi, sest see on bioloogiliselt lagunev asendus traditsiooniliste naftakeemiatööstuses kasutatavate plastidega.
PLA faktid: PLA (C3H4O2) n tihedus on 1210-1430 kg / m3, on vees mitte lahustuv, raskem kui PTFE ja sulab temperatuurivahemikus 150 ° C kuni 220 ° C.
Nõudlus biobenseenpolümeeride järele kasvab kiiresti. Praeguse tehnika taseme kohaselt on metallokumentides sisalduvad katalüsaatorid vajalik, et parandada laktoonide polümerisatsiooni kiirust, mis ohustab tervist ja keskkonda. InnoREX arendab uudse reaktori kontseptsiooni, kasutades alternatiivseid energiaallikaid PLA pidevaks, väga täpseks metallivabaks polümerisatsiooniks.

InnoREX arendab uudse reaktori kontseptsiooni PLA pidevaks, väga täpseks metallivabaks polümerisatsiooniks.

InnoREX – Uuenduslik polümerisatsiooniprotsess

PLA praegune tootmisprotsess nõuab metallisisaldusega katalüsaatoreid, et parandada tervisele ja keskkonnale ohtlike laktoonide polümerisatsioonikiirust. Mis puutub katalüsaatori kasutamise problemaatilisust ja kasvavat nõudlust biopõhiste polümeeride järele, keskendub InnoREXi projekt polümerisatsiooniprotsessi arendamisele, milles tavapärased metallide sisaldavad katalüsaatorid on asendatud orgaanilise katalüsaatoriga ja mida abistavad suure võimsusega alternatiivsed energiaallikad ultraheli, mikrolaineahi ja laser.
On näidatud, et orgaanilised katalüsaatorid tõhusalt kontrollivad laktiidi polümerisatsiooni, kuid nende tegevust tuleb veel täiustada, et see vastaks tööstuslikele standarditele. See saavutatakse alternatiivsete energiaallikate kasutuselevõtuga ultraheliuuringud, mikrolained ja laserkiirgus, kuna need suurendavad katalüsaatorite aktiivsust ja võimaldavad reaktsiooni täpse juhtimise, reaktsioonisegusse ainult reaktsioonisegu väikeste osade põlemisega.
Seega ühendab projekt uut reaktorisüsteemi, kus alternatiivsed energiaallikad sisestatakse keskkonda orgaanilise katalüsaatoriga, et saada metallivaba PLA reaktiivse ekstrusiooniprotsessi käigus. (vt pilt 1)
Seetõttu kasutab InnoREX projekt mikrolainete, ultraheli ja laserkiirguse kiiret reageerimisaega, et saavutada kahe molekulmassiga ekstruuderis täpselt kontrollitud ja efektiivne pidev polümerisatsioon kõrge molekulmassiga PLA-ga. Lisaks sellele saavutatakse märkimisväärne energiasääst, kombineerides polümerisatsiooni, liitmist ja vormimist ühes tootmisetapis.

PLA reaktiivse ekstrusiooni parandamiseks kasutatakse alternatiivenergiat ultraheli. (Klõpsa suurendamiseks!)

Pilt 1: uus viis PLA polümerisatsiooni parandamiseks (allikas InnoREX)

Ultraheli parandamine PLA polümerisatsioonile

UIP2000hd – 2kW ultraheli protsessor, mida kasutatakse R&InnoREXi D staadium

Suure võimsusega ultraheliuuringud

Kolm alternatiivset energiaallikat - ultraheli, mikrolaine ja laserkiirgust - kombineeritakse, et kutsuda üles ringi avanemise polümerisatsioon, et tagada kõrge molekulmassiga polümerisatsioon. Alternatiivsete energiaallikate piiratud viibimisaja jooksul reaktorikambris viiakse reaktsioonijuhtimise nõutav mõju sisselaskevoolukanalile (vt joonis 2) kõrgelt suunatud tasemel. Sealjuures on võimalik vältida metallisisaldusega katalüsaatoreid nagu tina (II) 2-etüülheksanaati, mis on tavapärastes ekstrusioonprotsessides, mis on vajalikud laktoonide polümerisatsiooni kiiruse tõstmiseks vastuvõetava efektiivse tasemeni.
InnoREXi piloottehnoloogia süsteemi puhul on tegemist suure võimsusega ultraheli protsessoriga UIP1000hd, mis on võimeline andma 1 kw ultraheli võimsust, on integreeritud. Kõrge võimsusega ultraheli on tuntud oma positiivse mõju tõttu keemilistele reaktsioonidele, mis on sonokheemia nähtus. Kui suure võimsusega ultraheli lained sisestatakse vedelasse keskkonda, tekitavad lained kõrge rõhu (kokkusurumise) ja madala rõhu (lahutusfunktsioon) tsüklit, mille tulemuseks on ultraheli kavitatsioon. Kavitatsioon kirjeldab mullide teket, kasvu ja implosiivset kokkukukkumist vedelikus. Cavitational kokkuvarisemine toodab intensiivset kohalikku kütmist (~ 5000K), kõrget survet (~ 1000 ATM) ning tohutuid kütte-ja jahutusmäärasid (>109 K/SEK) "sellise vedeliku voogesitus vedelikega, mis on ~ 400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
Ultraheli genereeritavad kaavitatsioonijõud pakuvad kineetilist energiat, hajuvad osakesed ja loovad radikaalid, mis toetavad keemilise polümerisatsiooni reaktsiooni.
Polümerisatsioonireaktsiooni üldine positiivne mõju ultrahelitöötluse ajal on:

  • Sonokheemiliselt loodud radikaalide tõttu tekkinud polümerisatsiooni alustamine (polümerisatsiooni kineetika)
  • polümerisatsiooni kiiruse kiirendamine
  • kitsamad polü-dispersioonid, kuid polümeeride suurem molekulmass
  • rohkem homogeenset reaktsiooni ja seega ahela pikkuse väiksemat jaotumist
Pilt näitab kombineeritud ultraheli (HIlscheri UIP2000hd), mikrolainete ja laserite protsessi seadistamist, et indutseerida tsükli avanemise polümerisatsiooni metallide sisaldavate katalüsaatorite puudumisel

Pilt 2: Protsessi seadistamine ultraheli, mikrolainete ja laseriga, et saavutada tsükli avanemise polümerisatsioon, vältides metalli sisaldavate katalüsaatorite kasutamist (Allikas: InnoREX)

Kirjandus / viited

  • KS Suslik (1998): Kirk-Othmeri keemiatehnoloogia entsüklopeedia; 4. Ed. J. Wiley & Sosed: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

Kontakt / küsi

Rääkige meile oma töötlemise nõuetele. Me soovitame kõige sobivam setup ja töötlemise parameetrid oma projekti.





Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Hielscheri kõrget ultraheliuuringut kasutatakse InnoREXi alternatiivse energiaallikana PLA metallivaba polümerisatsiooni jaoks

InnoREXi plakati vaatamiseks klõpsake siin!