InnoREX - Ultrassonicamente Melhoria PLA Extrusão

A mistura ultrassônica, dispersão e emulsificação melhora a extrusão de ácidos poliláticos (PLA). A implementação da ultrassônica em linhas de extrusão aumenta o rendimento e a qualidade do PLA produzido.

Síntese de Polilacídio

ácidos Polylactid ou polilactido (PLA) é um poliéster alifático termoplástico, o qual é sintetizado a partir de monómeros de ácido láctico e lactido. Lactido é um diéster cíclico, o qual é derivado a partir de amido vegetal fermentado (por exemplo amido de milho, cana de açúcar) e é usado como substituto à base de plantas para plásticos. Desse modo, a síntese de PLA se encaixa perfeitamente na gama de química verde. PLA ganhou rapidamente grande interesse como é, um substituto biodegradável à base de bio aos plásticos baseados convencional petro-química.
Fatos sobre PLA: PLA (C₃H₄O₂) N tem uma densidade de 1210-1430 kg / m³, É insolúvel em água, mais duro do que o PTFE e funde a temperaturas entre 150degC e 220degC.

InnoREX – Processo de Polimerização inovador

O processo de produção de corrente de PLA requer catalisadores contendo metal para melhorar a taxa de polimerização de lactonas, que são perigosos para a saúde e ambiente. No que respeita à natureza problemática da utilização do catalisador e a procura crescente de polímeros de base biológica, o projecto InnoREX centra-se no desenvolvimento de um processo de polimerização, em que o metal convencional contendo catalisadores é substituído por um catalisador orgânico e assistida por as fontes de energia alternativas de alta potência ultra-som, microondas e laser.

Os catalisadores orgânicos foram mostrados para controlar eficazmente a polimerização de lactido, mas a sua actividade deve ainda ser melhoradas para satisfazer as normas industriais. Isto será conseguido pela introdução de energias alternativas de Ultrasonics, Microondas e luz laser uma vez que eles aumentam a actividade do catalisador e permita o controle preciso da reacção por excitantes apenas pequenas partes da mistura de reacção, sem tempo de resposta.
O projecto combina, portanto, um sistema de reactor de novo, em que as fontes de energia alternativas, são introduzidos no meio, com um catalisador orgânico para se obter um PLA isento de metal em um processo de extrusão reactiva. (Ver fig. 1)
Por conseguinte, o projecto InnoREX usa o tempo de resposta rápido de microondas, ultra-som e luz laser para conseguir uma polimerização contínuo controlado de forma precisa e eficiente do elevado peso molecular do PLA em uma extrusora de parafuso duplo. Além disso, a economia de energia significativas será conseguido através da combinação de polimerização, composição e moldagem em uma etapa de produção.

Ultrasonics de alta potência

Três fontes de energia alternativas - ultra-sons, microondas e irradiação com laser - são combinados para induzir a polimerização de abertura de anel para assegurar a polimerização elevada peso molecular. Durante o tempo de residência limitado na câmara do reactor, as fontes de energia alternativas introduzir o impacto reacção de condução necessária para uma célula de fluxo em linha (ver fig. 2) a um nível altamente segmentado. Desse modo, catalisadores contendo metal, tais como estanho (II), 2-etil-hexanoato, que é em processos de extrusão convencionais necessários para aumentar a taxa de polimerização de lactonas, para a eficácia aceitável, pode ser evitada.
Para o sistema planta piloto InnoREX, o processador ultra-som de alta potência UIP1000hd, Que é capaz de fornecer 1 kW de energia de ultra-sons, foi integrado. ultra-sons de alta potência é bem conhecida pelos seus efeitos positivos sobre as reacções químicas, que é o fenómeno de sonoquímica. Quando as ondas de ultra-sons de alta potência são introduzidas num meio líquido, as ondas criar ciclos resultando em ultra-sons de alta pressão (compressão) e de baixa pressão (rarefacção) cavitação. Cavitação descreve "a formação, crescimento e colapso implosivo de bolhas em um líquido. O colapso cavitacional produz aquecimento local intenso (~ 5000K), altas pressões (~ 1000 ATM) e enormes taxas de aquecimento e resfriamento (>109 K/seg) "tal um líquido s streaming com jatos líquidos de ~ 400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
As forças cavitacionais ultra-sons gerados fornecer energia cinética, dispersar as partículas e criar radicais que suportam a reacção de polimerização química.
efeitos positivos gerais de ultra-sons durante uma reacção de polimerização são:

• iniciação de polimerização devido aos radicais sonochemically criados (cinética de polimerização)
• aceleração da taxa de polimerização
• estreitas poli-dispersities, mas mais elevado peso molecular dos polímeros
• reacção mais homogéneas e, portanto, uma distribuição de comprimentos de cadeia inferior

Literatura / Referências

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