InnoREX - ultradźwiękami Lepsza PLA Wyciskanie

Ultradźwiękowe mieszanie, dyspergowanie i emulgowanie usprawnia wytłaczanie kwasów polimlekowych (PLA). Wprowadzenie ultradźwięków do linii wytłaczania zwiększa wydajność i jakość produkowanego PLA.

Synteza polilaktydów

Kwasy polilaktydy lub polilaktyd (PLA) stanowi poliester alifatyczny termoplastyczny, który otrzymuje się z monomerów laktydu i kwasu mlekowego. Laktyd jest cyklicznym diestrem, która pochodzi z fermentacji roślin, skrobi (na przykład skrobia kukurydziana, trzciny cukrowej), i jest stosowana jako substytut dla roślin na bazie sztucznych. W ten sposób, synteza PLA idealnie mieści się w zakresie od zielonej chemii. PLA szybko zyskała duże zainteresowanie, ponieważ jest to bioproduktów, biodegradowalny substytut do tworzyw sztucznych opartych na konwencjonalnych petro-chemicznego.
Fakty na PLA: PLA (C₃H₄O₂) N ma gęstość 1210-1430 kg / m³Jest nierozpuszczalna w wodzie, twardszy niż PTFE i topi się w temperaturach między 150degC i 220degC.

InnoREX – Innowacyjna Proces polimeryzacji

Obecny proces produkcji PLA wymaga katalizatorów zawierających metal w celu poprawienia szybkości polimeryzacji laktonów, które są niebezpieczne dla zdrowia i środowiska. W odniesieniu problematycznym z wykorzystaniem katalizatora i rosnące zapotrzebowanie na polimery na bazie bio, projekt InnoREX skupia się na rozwoju procesu polimeryzacji, w których konwencjonalne zawierających metal katalizatorów zastąpiono organicznego katalizatora i przy współpracy z alternatywnych źródeł energii o dużej mocy, ultradźwięki, mikrofala i laserowe.

organiczne katalizatory okazały się skutecznie kontrolować polimeryzacji laktydu, ale ich aktywność musi jeszcze zostać ulepszone, aby spełnić standardy przemysłowe. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez wprowadzenie alternatywnych energii UltradźwiękiMikrofale i światło laserowe, ponieważ zwiększają aktywność katalizatora i pozwalają na precyzyjną kontrolę reakcji przez wzbudzenie tylko małe części mieszaniny reakcyjnej bez czasu reakcji.
Projekt łączy zatem nowego układu reaktora, gdzie alternatywne źródła energii są wprowadzane do podłoża, z organicznego katalizatora do uzyskania pozbawionych metalu PLA w procesie wytłaczania z reakcją chemiczną. (Patrz rys. 1)
Zatem, projekt InnoREX stosuje się krótki czas reakcji mikrofal ultradźwięków i światła lasera, aby uzyskać precyzyjnie kontrolowane i efektywne ciągłej polimeryzacji o wysokiej masie cząsteczkowej PLA w wytłaczarce dwuślimakowej. Ponadto, znaczne oszczędności energii można osiągnąć przez połączenie polimeryzacji, mieszanie i formowanie w jednym etapie produkcyjnym.

High Power Ultradźwięki

Trzy alternatywne źródła energii - ultradźwięki, mikrofalowe, naświetlanie laserem - łączy się w celu wywołania polimeryzacji z otwarciem pierścienia w celu zapewnienia polimeryzacji o wysokiej masie cząsteczkowej. Podczas ograniczonego czasu przebywania w komorze reaktora, alternatywnych źródeł energii wprowadzić wymaganą wpływ reakcji jazdy do komórki przepływowej rolki (patrz rys. 2) o dopasowanym poziomu. W ten sposób, katalizatory zawierające metale, takie jak cyna (II), 2-etyloheksanian, która w konwencjonalnych procesach wytłaczania potrzebne do podniesienia szybkości polimeryzacji laktonów do akceptowalnego poziomu efektywności, można uniknąć.
Dla układu instalacji pilotowej InnoREX ultradźwiękowy Procesor moc UIP1000hd, Który jest w stanie zapewnić 1kW mocy ultradźwięków, została zintegrowana. ultradźwięki o wysokiej mocy jest znany jej pozytywny wpływ na reakcje chemiczne, które jest zjawisko sonochemii. Gdy fale ultradźwiękowe o dużej mocy jest wprowadzany do cieczy, fale utworzenia wysokiego ciśnienia (na ściskanie) i niskiego ciśnienia (rozrzedzenie) cykli powodujące ultradźwięków kawitacja. Kawitacja opisuje "powstawanie, wzrost i implozyjne zawalanie się pęcherzyków w płynie". Upadek kawitacyjny powoduje intensywne ogrzewanie lokalne (~5000K), wysokie ciśnienia (~1000 atm) oraz ogromne szybkości ogrzewania i chłodzenia (>109 K/sec)" taką ciecz przepływającą strumieniami cieczy o prędkości ~400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
W ultradźwiękowo generowane siły kawitacyjne dostarczać energię kinetyczną, rozpraszania cząstek i tworzenie rodników wspomagających reakcję polimeryzacji chemicznej.
Ogólne pozytywne skutki działania ultradźwiękami podczas reakcji polimeryzacji:

• inicjacji polimeryzacji w wyniku sonochemically utworzone rodniki (kinetyka polimeryzacji)
• przyspieszania szybkości polimeryzacji
• węższe poli dispersities, ale o wyższej masie cząsteczkowej, polimerów
• bardziej jednorodne reakcji, a tym samym niższy rozkład długości łańcucha

Literatura / Referencje

• K.S. Suslick (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4. wyd. J. Wiley & Synowie: New York, 1998, wol. 26, 517-541.