InnoREX - Ultrasoon Verbeterde PLA extrusie

Ultrasoon mengen, dispergeren en emulgeren verbetert de extrusie van polymelkzuren (PLA). Het implementeren van ultrasoon in extrusielijnen verhoogt de opbrengst en de kwaliteit van het geproduceerde PLA.

Polylactide synthese

Polylactid zuren of polylactide (PLA) is een thermoplastische alifatische polyester, die wordt gesynthetiseerd uit melkzuur en lactide monomeren. Lactide een cyclische diester, die is afgeleid van gefermenteerde plantaardige zetmeel (bijvoorbeeld maïszetmeel, suikerriet) en wordt gebruikt als plantaardige vervanger voor kunststoffen. Daardoor PLA synthese past perfect in het gebied van groene chemie. PLA opgedaan snel hoge rente want het is een bio-based, biologisch afbreekbaar alternatief voor de conventionele petrochemische gebaseerde kunststoffen.
Feiten over PLA: PLA (C₃H₄de₂) N een dichtheid van 1210-1430 kg / m³, Onoplosbaar in water, harder dan PTFE en smelt bij temperaturen tussen 150degC en 220degC.

InnoREX – Innovatieve Polymerisatiewerkwijze

Het huidige productieproces van PLA vereist metaalbevattende katalysators om de polymerisatiesnelheid van de lactonen, die schadelijk voor de gezondheid en het milieu te verbeteren. Over de problematiek van katalysatorbenutting en de toenemende vraag naar biobased polymeren, het InnoREX project beoogt de ontwikkeling van een polymerisatiewerkwijze, waarbij de gebruikelijke metaalbevattende katalysators wordt vervangen door een organische katalysatorverbinding en geholpen door de alternatieve energiebronnen hoog vermogen ultrageluid, magnetron en laser.

Organische katalysatoren bleken de polymerisatie van lactide efficiënt beheersen, maar hun activiteit moet nog worden verbeterd industriële normen. Dit zal worden bereikt door de introductie van alternatieve energieën van ultrasone, Microgolven en laserlicht omdat ze verhogen katalysatoractiviteit en maken nauwkeurige regeling van de reactie door spannende slechts kleine delen van het reactiemengsel zonder reactietijd.
Het project combineert derhalve een nieuw reactorsysteem, waarbij de alternatieve energiebronnen worden in het medium, met een organische katalysator om een ​​metaalvrije PLA verkrijgen een reactief extrusieproces. (Zie afb. 1)
Daarom is het InnoREX project gebruikt de snelle reactietijd van microgolven, ultrageluid en laserlicht met een nauwkeurig gecontroleerde en efficiënte continue polymerisatie hoogmoleculaire PLA bereiken in een dubbelschroefextruder. Daarnaast zal een aanzienlijke energiebesparing worden bereikt door polymerisatie compounderen en vormen in één productiestap.

Hoog vermogen Ultrasone trillingen

Drie alternatieve energiebronnen - ultrageluid, magnetron en laserbestraling - gezamenlijk de ringopeningspolymerisatie induceren de polymerisatie hoog molecuulgewicht te verzekeren. Tijdens de beperkte verblijftijd in de reactorruimte, de alternatieve energiebronnen introduceren verplichte reactie drijven effect in een inline stromingscel (zie afb. 2) in een doelgerichte niveau. Daardoor metaalbevattende katalysatoren, zoals tin (II) 2-ethylhexanoaat, die bij gebruikelijke extrusiewerkwijzen vereist om de polymerisatiesnelheid van de lactonen verhogen tot een aanvaardbaar niveau doeltreffend kan worden vermeden.
Voor het InnoREX proeffabrieksysteem, de krachtige ultrasone processor UIP1000hdDat in staat is om 1 kW ultrasone stroom te voorzien is, is geïntegreerd. Hoog vermogen ultrageluid is bekend om de positieve effecten van chemische reacties, die het verschijnsel van sonochemie. Bij hoog vermogen ultrasone golven worden in een vloeibaar medium, de golven te veroorzaken hoge druk (compressie) en lage druk (vacuüm) cycli waardoor ultrageluid cavitatie. Cavitatie beschrijft "de vorming, groei en implosieve instorting van bubbels in een vloeistof. Cavitatie instorting produceert intense lokale verwarming (~5000K), hoge druk (~1000 atm), en enorme verwarmings- en koelsnelheden (>109 K/sec)" zoals een vloeistofstroom met vloeistofstralen van ~400 km/uur. (K.S. Suslick 1998)
De ultrasoon opgewekte cavitatie krachten leveren kinetische energie, dispergeren de deeltjes en resten maken het ondersteunen van de chemische polymerisatiereactie.
Algemene positieve effecten van sonificatie gedurende een polymerisatiereactie zijn:

• initiatie van polymerisatie vanwege sonochemically gemaakt resten (polymerisatiekinetiek)
• versnelling van de polymerisatiesnelheid
• smallere poly-dispersities, maar hogere molecuulgewicht van de polymeren
• homogenere reactie en derhalve een lagere verdeling van ketenlengten

Literatuur / Referenties

• K.S. Suslick (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4e Ed. J. Wiley & Zonen: New York, 1998, deel 26, 517-541.