InnoREX - ultrazvočno Izboljšana PLA Vlivanje

Ultrazvočno mešanje, razprševanje in emulgiranje izboljšuje ekstruzijo polilaktičnih kislin (PLA). Izvajanje ultrasonication v ekstrusion linije povečuje donos in kakovost proizvedene PLA.

Sinteza polilaktida

Polilaktid kisline ali polilaktida (PLA) je termoplastični alifatska poliester, ki se sintetizira iz kisline in laktidnih monomerov lactid. Laktid je ciklični diester, ki je izveden iz fermentiranega sredstva škroba (npr koruzni škrob, sladkorni trs) in se uporablja kot rastlinski osnovi nadomestek za plastiko. S tem, PLA sinteza popolnoma prilega v območju zelene kemije. PLA pridobili hitro veliko zanimanje, saj je na osnovi bioloških, biorazgradljiv nadomestek za plastiko konvencionalne petro-kemični osnovi.
Podatki o PLA: PLA (C₃H₄O₂) N gostoto 1210-1430 kg / m³Je netopen v vodi, težje kot PTFE in se tali pri temperaturah med 150degC in 220degC.

V mestu – Inovativna polimerizacija Postopek

Sedanji proizvodni proces PLA zahteva katalizatorji, ki vsebujejo kovinske za izboljšanje stopnje polimerizacije laktoni, ki so nevarni za zdravje in okolje. Glede problematične naravo uporabe katalizatorja in naraščajoče povpraševanje zascito polimerov, projekt InnoREX osredotoča na razvoj postopkom polimerizacije, pri kateri je dogovorjeno kovina, ki vsebuje katalizator zamenjan z organsko katalizator in pomaga alternativnih virov energije visoke moči ultrazvok, mikrovalovno pečico in lasersko.

Organski katalizatorji so pokazale, da učinkovito nadzorujejo polimerizacijo laktida, vendar je njihova dejavnost je treba še izboljšati, da izpolnjujejo industrijske standarde. To bo doseženo z uvedbo alternativnih energij ultrazvok, Mikrovalovne pečice in laserska svetloba saj povečajo aktivnost katalizatorja in omogočajo natančno kontrolo reakcije ga zanimive le majhne dele reakcijske zmesi brez odzivni čas.
Zato projekt združuje novo reaktor sistem, kjer so alternativni viri energije uvedemo v mediju, z organskim katalizatorja, da dobimo kovinsko brez PLA pri reaktivnem postopku ekstrudiranja. (Glej sl. 1)
Zato je projekt InnoREX uporablja hiter odzivni čas mikrovalov, ultrazvokom in lasersko svetlobo doseči natančno nadzorovan in učinkovit neprekinjeno polimerizacijo z visoko molsko maso PLA v dvojnega vijačnega ekstrudorja. Poleg tega bo pomembne prihranke energije se doseže z združevanjem polimerizacijo, mešanju in oblikovanje v enem proizvodnem koraku.

Visoke Ultrazvočna napajanja

Tri alternativni viri energije - ultrazvok, mikrovalovni in lasersko obsevanje - združimo inducira odprtjem obroča polimerizacijo za zagotovitev visoke polimerizacije molekulske mase. V času omejene prebivanje v reaktorski komori, alternativni viri energije uvedle zahtevana reakcijski vožnje vpliva v celici inline pretoka (glej pic. 2) na visoko ciljno raven. S tem, katalizatorji, ki vsebujejo kovine, kot so kositer (II) 2-etilheksanoata, ki je v običajnih postopkih ekstruzijo potrebnih povečati stopnjo polimerizacije laktonov na sprejemljivo učinkoviti ravni, mogoče izogniti.
Pri poskusni proizvodnji sistemu InnoREX, visoke moči ultrazvočni procesor UIP1000hd, Ki je sposoben zagotoviti 1kW ultrazvočne energije, je bila vključena. Visoka moč ultrazvoka je znan po svojih pozitivnih učinkov na kemične reakcije, ki je pojav sonokemija. Pri visokih moči ultrazvočni valovi uvedemo v tekočem mediju, valovi ustvarjajo visokim tlakom (kompresijo) in nizkega tlaka (redčenje) kolesa, ki izhajajo iz ultrazvok kavitacija. Kavitacija opisuje "nastanek, rast in implosive propad mehurčkov v tekočino. Cavitational propad proizvaja intenzivno lokalno ogrevanje (~ 5000K), visok pritisk (~ 1000 ATM), in ogromne stopnje ogrevanja in hlajenja (>109 K/sec) "tak je tekoči tok s tekočimi curki ~ 400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
Za ultrazvočno generirane kavitacijski sil zagotovi kinetično energijo, razprševanje delcev in ustvarjanje ostanke podpirajo reakcije kemijske polimerizacije.
Splošni pozitivne učinke ultrazvoka med reakcijo polimerizacije so:

• začetek polimerizacije zaradi sonochemically ustvarjenih ostankov (polimerizacijske kinetične)
• povečanje stopnje polimerizacije
• ožje večkrat dispersities, vendar višja molekulska masa polimerov
• bolj homogeno reakcijo in s tem nižjo porazdelitev dolžin verig

Literatura / Reference

• K.S. Suslick (1998): Kirk-Othmerjevem Enciklopedija kemijsko tehnologijo; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.