InnoREX - અલ્ટ્રાસોનિકલી સુધારેલ PLA એક્સટ્રુઝન

અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ, વિખેરી નાખવું અને ઇમલ્સિફિકેશન પોલિલેક્ટિક એસિડ્સ (પીએલએ) ના ઉત્તોદનને સુધારે છે. એક્સટ્રુઝન લાઇનમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો અમલ કરવાથી ઉત્પાદિત PLA ની ઉપજ અને ગુણવત્તા વધે છે.

પોલિલેક્ટાઇડ સંશ્લેષણ

પોલિલેક્ટિડ એસિડ્સ અથવા પોલિલેક્ટાઇડ (પીએલએ) એ થર્મોપ્લાસ્ટિક એલિફેટિક પોલિએસ્ટર છે, જે લેક્ટિડ એસિડ અને લેક્ટાઇડ મોનોમર્સમાંથી સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. લેક્ટાઈડ એ ચક્રીય ડિસ્ટર છે, જે આથોવાળા છોડના સ્ટાર્ચ (દા.ત. મકાઈનો સ્ટાર્ચ, શેરડી)માંથી મેળવવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ પ્લાસ્ટિકના છોડ આધારિત વિકલ્પ તરીકે થાય છે. આમ, પીએલએ સંશ્લેષણ લીલા રસાયણશાસ્ત્રની શ્રેણીમાં સંપૂર્ણ રીતે બંધબેસે છે. PLA એ ઝડપથી ઉચ્ચ રસ મેળવ્યો કારણ કે તે પરંપરાગત પેટ્રો-કેમિકલ આધારિત પ્લાસ્ટિકનો બાયો-આધારિત, બાયોડિગ્રેડેબલ વિકલ્પ છે.
PLA પર તથ્યો: PLA (C₃એચ₄ઓ₂)n ની ઘનતા 1210-1430 kg/m છે³, પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે, PTFE કરતાં સખત અને 150degC અને 220degC વચ્ચેના તાપમાને ઓગળે છે.

InnoREX – નવીન પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયા

પીએલએની વર્તમાન ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં લેક્ટોન્સના પોલિમરાઇઝેશન દરને સુધારવા માટે મેટલ-સમાવતી ઉત્પ્રેરકોની જરૂર છે, જે આરોગ્ય અને પર્યાવરણ માટે જોખમી છે. ઉત્પ્રેરક ઉપયોગની સમસ્યારૂપ પ્રકૃતિ અને બાયોબેઝ્ડ પોલિમર્સની વધતી જતી માંગને લઈને, InnoREX પ્રોજેક્ટ પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયાના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જેમાં ઉત્પ્રેરક ધરાવતી પરંપરાગત ધાતુને કાર્બનિક ઉત્પ્રેરક દ્વારા બદલવામાં આવે છે અને ઉચ્ચ શક્તિના વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતો દ્વારા મદદ કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, માઇક્રોવેવ અને લેસર.

ઓર્ગેનિક ઉત્પ્રેરક લેક્ટાઇડના પોલિમરાઇઝેશનને અસરકારક રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા છે, પરંતુ ઔદ્યોગિક ધોરણોને પૂર્ણ કરવા માટે તેમની પ્રવૃત્તિ હજુ પણ સુધારવી આવશ્યક છે. ની વૈકલ્પિક ઊર્જાની રજૂઆત દ્વારા આ પ્રાપ્ત થશે અલ્ટ્રાસોનિક્સ, માઇક્રોવેવ્સ અને લેસર લાઇટ કારણ કે તેઓ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરે છે અને પ્રતિક્રિયા સમય વિના પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના માત્ર નાના ભાગોને ઉત્તેજિત કરીને પ્રતિક્રિયાના ચોક્કસ નિયંત્રણને સક્ષમ કરે છે.
આથી પ્રોજેક્ટ નવલકથા રિએક્ટર સિસ્ટમને સંયોજિત કરે છે, જ્યાં વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતો માધ્યમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, એક કાર્બનિક ઉત્પ્રેરક સાથે રિએક્ટિવ એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયામાં મેટલ-ફ્રી PLA મેળવવા માટે. (જુઓ તસવીર. 1)
તેથી, InnoREX પ્રોજેક્ટ ટ્વીન સ્ક્રુ એક્સ્ટ્રુડરમાં ઉચ્ચ મોલેક્યુલર વેઇટ PLA નું ચોક્કસ-નિયંત્રિત અને કાર્યક્ષમ સતત પોલિમરાઇઝેશન હાંસલ કરવા માઇક્રોવેવ્સ, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને લેસર લાઇટના ઝડપી પ્રતિભાવ સમયનો ઉપયોગ કરે છે. વધુમાં, એક ઉત્પાદન પગલામાં પોલિમરાઇઝેશન, સંયોજન અને આકારને સંયોજિત કરીને નોંધપાત્ર ઊર્જા બચત પ્રાપ્ત કરવામાં આવશે.

ઉચ્ચ શક્તિ અલ્ટ્રાસોનિક્સ

ત્રણ વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતો - અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, માઇક્રોવેવ અને લેસર ઇરેડિયેશન - ઉચ્ચ પરમાણુ વજન પોલિમરાઇઝેશનની ખાતરી કરવા માટે રિંગ-ઓપનિંગ પોલિમરાઇઝેશનને પ્રેરિત કરવા માટે જોડવામાં આવે છે. રિએક્ટર ચેમ્બરમાં રહેઠાણના મર્યાદિત સમય દરમિયાન, વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતો અત્યંત-લક્ષિત સ્તરે ઇનલાઇન ફ્લો સેલ (તસવીર 2 જુઓ) માં જરૂરી પ્રતિક્રિયા ડ્રાઇવિંગ અસર રજૂ કરે છે. આ રીતે, ધાતુ ધરાવતા ઉત્પ્રેરકો જેમ કે ટીન (II) 2-ઇથિલહેક્સનોએટ, જે લેક્ટોન્સના પોલિમરાઇઝેશન દરને સ્વીકાર્ય કાર્યક્ષમ સ્તરે વધારવા માટે જરૂરી પરંપરાગત એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયાઓમાં છે, તેને ટાળી શકાય છે.
InnoREX પાયલોટ પ્લાન્ટ સિસ્ટમ માટે, હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UIP1000hd, જે 1kW અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પાવર પ્રદાન કરવા સક્ષમ છે, તેને એકીકૃત કરવામાં આવ્યું છે. હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પર તેની હકારાત્મક અસરો માટે જાણીતું છે, જે સોનોકેમિસ્ટ્રીની ઘટના છે. જ્યારે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોને પ્રવાહી માધ્યમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તરંગો ઉચ્ચ-દબાણ (સંકોચન) અને નીચા-દબાણ (દુર્લભ) ચક્ર બનાવે છે જેના પરિણામે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ થાય છે. પોલાણ. પોલાણ "પ્રવાહીમાં પરપોટાની રચના, વૃદ્ધિ અને વિસ્ફોટક પતનનું વર્ણન કરે છે. કેવિટેશનલ પતન તીવ્ર સ્થાનિક ગરમી (~5000K), ઉચ્ચ દબાણ (~1000 એટીએમ), અને પ્રચંડ ગરમી અને ઠંડક દર (>109 K/sec)” જેમ કે ~400 કિમી/કલાકના લિક્વિડ જેટ સાથે લિક્વિડ સ્ટ્રીમિંગ. (KS Suslick 1998)
અલ્ટ્રાસોનિકલી જનરેટેડ કેવિટેશનલ ફોર્સ ગતિ ઊર્જા પ્રદાન કરે છે, કણોને વિખેરી નાખે છે અને રાસાયણિક પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાને ટેકો આપતા રેડિકલ બનાવે છે.
પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા દરમિયાન સોનિકેશનની સામાન્ય હકારાત્મક અસરો છે:

• સોનોકેમિકલ રીતે બનાવેલ રેડિકલ (પોલિમરાઇઝેશન ગતિશાસ્ત્ર) ને કારણે પોલિમરાઇઝેશનની શરૂઆત
• પોલિમરાઇઝેશન દરનું પ્રવેગક
• સાંકડી પોલી-ડિસ્પર્સિટી, પરંતુ પોલિમરનું ઉચ્ચ પરમાણુ વજન
• વધુ સજાતીય પ્રતિક્રિયા અને તેથી સાંકળની લંબાઈનું ઓછું વિતરણ

સાહિત્ય/સંદર્ભ

• કેએસ સુસ્લિક (1998): કિર્ક-ઓથમેર એનસાયક્લોપીડિયા ઓફ કેમિકલ ટેકનોલોજી; 4 થી એડ. જે. વિલી & સન્સ: ન્યુ યોર્ક, 1998, વોલ્યુમ. 26, 517-541.