Hielscher ultrasunete tehnologie

InnoREX - ultrasonically îmbunătățită PLA Extrusion

Acizii polilactid sau polilactida (PLA) este un poliester alifatic termoplastic, care este sintetizat din monomeri acizi și lactide lactic. Lactida este un diester ciclic, care este derivat din fermentat amidon de plante (de exemplu, amidon de porumb, trestie de zahăr) și este folosit ca înlocuitor pe bază de plante pentru mase plastice. Astfel, sinteza PLA se incadreaza perfect in gama de chimie verde. PLA a câștigat un interes rapid de mare ca acesta este un substitut biodegradabil bio pe bază de mase plastice pe bază convenționale petro-chimice.
Fapte despre PLA: PLA (C3H4O2) N are o densitate de 1210-1430 kg / m3, Este insolubil în apă, mai greu decât PTFE și se topește la temperaturi între 150degC și 220degC.
Cererea de polimeri bioproduse este în creștere rapidă. Conform stadiului actual al tehnicii, este nevoie de catalizatori conținând metal pentru a îmbunătăți viteza de polimerizare a lactonelor, care prezintă un pericol pentru sănătate și mediu. InnoREX va dezvolta un concept de reactor nou folosind energii alternative pentru polimerizarea continuă, foarte precis, fără metal de PLA.

InnoREX dezvolta un concept de reactor nou pentru polimerizarea continuă, foarte precis, fără metal de PLA.

InnoREX – Procesul de Polimerizare Innovative

Procesul de producție actual al PLA necesită catalizatori conținând metal pentru a îmbunătăți viteza de polimerizare a lactonelor, care sunt periculoase pentru sănătate și mediu. În ceea ce privește natura problematica utilizării catalizatorului și cererea tot mai mare pentru polimeri bioproduse, proiectul InnoREX se concentrează pe dezvoltarea unui proces de polimerizare, în care metalul convențional conținând catalizatori este înlocuit cu un catalizator organic și asistat de sursele alternative de energie de mare putere ultrasunete, cuptor cu microunde și cu laser.
catalizatori organici s-au dovedit a controla eficient polimerizarea lactidei, dar activitatea lor trebuie să fie în continuare îmbunătățite pentru a îndeplini standardele industriale. Acest lucru va fi realizat prin introducerea energiilor alternative de ultrasunetelor, Cuptoare cu microunde și lumina laser, deoarece acestea cresc activitatea catalizatorului și pentru a permite un control precis al reacției de interesante părți numai mici ale amestecului de reacție, fără timp de răspuns.
Proiectul combină, prin urmare, un sistem de reactor nou, unde sursele alternative de energie sunt introduse în mediul, cu un catalizator organic pentru a se obține un PLA-metal liber într-un proces de extrudare reactivă. (Vezi fig. 1)
Prin urmare, proiectul InnoREX utilizează timpul de răspuns rapid al microundelor, ultrasunete si lumina laser pentru a realiza o polimerizare continuă cu precizie controlată și eficientă a greutății moleculare mari PLA într-un extruder cu șurub dublu. In plus, economii importante de energie se va realiza prin combinarea polimerizare, compoundare și modelarea într-o singură etapă de producție.

Cu ultrasunete este folosit ca o alternativă de energie pentru a îmbunătăți extrudare reactivă a PLA. (Click pentru a mari!)

Imaginea 1: Un nou mod de a îmbunătăți polimerizarea PLA (sursa InnoREX)

Ultrasonication pentru polimerizarea îmbunătățită a PLA

Uip2000hd – procesor ultrasonic 2kW utilizat în R&etapa D a InnoREX

Ultrasonics de mare putere

Trei surse alternative de energie - ultrasunete, microunde si iradiere cu laser - sunt combinate pentru a induce polimerizarea deschiderea inelului pentru a se asigura polimerizarea cu greutate moleculară ridicată. Pe parcursul timpului de staționare limitat în camera reactorului, sursele alternative de energie introduce impactul reacției de conducere necesară într-o celulă de curgere în linie (vezi fig. 2), la un nivel foarte orientat. Astfel, catalizatorii conținând metal, cum ar fi clorură de staniu (II) 2-etilhexanoat, care este în procedeele convenționale de extrudare necesare pentru a ridica viteza de polimerizare a lactonelor la un nivel eficient acceptabil, poate fi evitată.
Pentru sistemul de instalație pilot InnoREX, de mare putere procesor cu ultrasunete Uip1000hd, Care este capabil de a oferi 1kW de putere cu ultrasunete, a fost integrat. ultrasunete de mare putere este bine cunoscut pentru efectele sale pozitive asupra reacțiilor chimice, care este fenomenul Sonochemistry. Când de mare putere unde ultrasonice sunt introduse într-un mediu lichid, valurile creează presiune înaltă (compresie) și de joasă presiune (rarefiere) cicluri rezultând ultrasunete cavitație. Cavitație descrie "formarea, creșterea și colapsul implosiv de bule într-un lichid. Colapsul cavitational produce incalzire locala intensa (~ 5000K), presiuni ridicate (~ 1000 ATM), si rate enorme de incalzire si racire (>109 K/sec) "un astfel de lichid de streaming cu jet-uri lichide de ~ 400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
Forțele de cavitație generate cu ajutorul ultrasunetelor furnizează energie cinetică, dispersa particulele și creează radicali care susțin reacția de polimerizare chimică.
Efectele pozitive generale ale sonicare în timpul unei reacții de polimerizare sunt:

  • inițierea polimerizării datorită radicalilor sonochemically create (cinetica de polimerizare)
  • accelerarea vitezei de polimerizare
  • poli-dispersities mai înguste, dar cu greutate moleculară mai mare a polimerilor
  • reacție mai omogenă și, prin urmare, o distribuție mai mică a lanțului de lungimi
Imaginea prezinta configurarea procesului de ultrasunete combinate (UIP2000hd Hielscher lui), cuptor cu microunde și cu laser pentru a induce o polimerizare cu deschidere de ciclu sub absența catalizatorilor cu conținut de metale

Figura 2: Configurarea de proces cu ultrasunete, cuptor cu microunde și cu laser pentru a realiza o polimerizare cu deschidere de ciclu evitând utilizarea catalizatorilor cu conținut de metale (Sursa: InnoREX)

Literatura / Referințe

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

Contactati-ne / cere mai multe informații

Vorbeste cu noi despre cerințele dumneavoastră de prelucrare. Vă vom recomanda cele mai potrivite de instalare și de prelucrare a parametrilor pentru proiectul dumneavoastră.





Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Înaltă pwer cu ultrasunete de la Hielscher este utilizat ca sursă de energie alternativă în proiectul InnoREX pentru polimerizare fără metal, a PLA

Click aici pentru a vizualiza afișul InnoREX!