InnoREX - ultrasonically îmbunătățită PLA Extrusion

Amestecarea cu ultrasunete, dispersarea și emulsionarea îmbunătățește extrudarea acizilor polilactici (PLA). Punerea în aplicare ultrasonication în liniile de extrudare crește randamentul și calitatea PLA produs.

Sinteza polilactidei

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.

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.

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

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.