InnoREX - ultrasonically ปรับปรุง PLA Extrusion

การผสมอัลตราโซนิกการกระจายและอิมัลชันช่วยเพิ่มการอัดขึ้นรูปของกรดโพลีแลคติก (PLA) การใช้ ultrasonication เป็นสายการอัดขึ้นรูปเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของ PLA ที่ผลิต

การสังเคราะห์โพลีเอซิส

กรด Polylactid หรือ polylactide (PLA) เป็นโพลีเอสเตอร์ aliphatic เทอร์โมซึ่งเป็นสังเคราะห์จากกรดและแลคไทด์โมโนเมอร์ lactid แลคไทด์เป็น Diester วงจรซึ่งได้มาจากแป้งหมักพืช (เช่นแป้งข้าวโพดอ้อย) และนำมาใช้แทนพืชที่ใช้สำหรับพลาสติก ดังนั้นการสังเคราะห์ PLA เหมาะอย่างสมบูรณ์ในช่วงของเคมีสีเขียว ทีพีแอลได้รับดอกเบี้ยสูงได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากเป็นชีวภาพที่ใช้แทนการย่อยสลายพลาสติกธรรมดาเปโตรเคมี
ข้อเท็จจริงเกี่ยว PLA: PLA (C₃H₄O₂n) มีความหนาแน่นของ 1210-1430 กิโลกรัม / เมตร³เป็นที่ไม่ละลายในน้ำหนักกว่า PTFE และละลายที่อุณหภูมิระหว่าง 150degC และ 220degC

InnoREX – กระบวนการพอลิเมอนวัตกรรม

ขั้นตอนการผลิตปัจจุบันของ PLA ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่มีการปรับปรุงอัตราการพอลิเมอของ lactones ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม เกี่ยวกับธรรมชาติที่มีปัญหาของการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับโพลิเมอร์ชีวภาพโครงการ InnoREX มุ่งเน้นไปที่การพัฒนากระบวนการพอลิเมอซึ่งในโลหะธรรมดาที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์และความช่วยเหลือจากแหล่งพลังงานทางเลือกของพลังงานที่สูง อัลตราซาวนด์, ไมโครเวฟและเครื่องเลเซอร์

ตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ได้แสดงให้เห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพในการควบคุมของพอลิเมอแลคไทด์ แต่กิจกรรมของพวกเขายังคงต้องได้รับการปรับปรุงให้ตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรม นี้จะประสบความสำเร็จโดยการแนะนำของพลังงานทางเลือกของ ultrasonics, ไมโครเวฟและแสงเลเซอร์ตั้งแต่พวกเขาเพิ่มกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาและเปิดใช้งานการควบคุมที่แม่นยำของการเกิดปฏิกิริยาจากชิ้นส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่น่าตื่นเต้นของผสมปฏิกิริยาโดยไม่มีเวลาตอบสนอง
โครงการนี้จึงรวมระบบเครื่องปฏิกรณ์นวนิยายที่แหล่งพลังงานทางเลือกจะนำเข้าสู่กลางโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ที่จะได้รับโลหะฟรี PLA ในกระบวนการอัดขึ้นรูปปฏิกิริยา (ดูรูปที่ 1).
ดังนั้นโครงการ InnoREX ใช้เวลาการตอบสนองอย่างรวดเร็วของไมโครเวฟ, อัลตราซาวด์และแสงเลเซอร์เพื่อให้บรรลุได้อย่างแม่นยำควบคุมและมีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องของพอลิเมอน้ำหนักโมเลกุลสูง PLA ในเครื่องอัดรีดสกรูคู่ นอกจากนี้การประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญจะประสบความสำเร็จโดยรวมพอลิเมอประนอมและการสร้างในขั้นตอนการผลิตอย่างใดอย่างหนึ่ง

Ultrasonics พลังงานสูง

สามแหล่งพลังงานทางเลือก - อัลตราซาวนด์, ไมโครเวฟและเครื่องฉายรังสีเลเซอร์ - จะรวมกันเพื่อก่อให้เกิดพอลิเมอแหวนเปิดเพื่อให้แน่ใจว่าพอลิเมอน้ำหนักโมเลกุลสูง ในช่วงเวลาที่อยู่อาศัยที่ จำกัด ในห้องเครื่องปฏิกรณ์ที่แหล่งพลังงานทางเลือกแนะนำปฏิกิริยาที่จำเป็นต้องขับรถส่งผลกระทบเป็นเซลล์ไหลแบบอินไลน์ (ดูรูป. 2) อยู่ในระดับสูงที่กำหนดเป้าหมาย ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีเช่นดีบุก (II) 2 ethylhexanoate ซึ่งอยู่ในกระบวนการอัดขึ้นรูปแบบเดิมที่จำเป็นในการปรับขึ้นอัตราดอกเบี้ยของพอลิเมอ lactones ที่ให้อยู่ในระดับที่มีประสิทธิภาพที่ยอมรับสามารถหลีกเลี่ยงได้
สำหรับระบบโรงงานนำร่อง InnoREX พลังงานสูงอัลตราโซนิกการประมวลผล UIP1000hdซึ่งมีความสามารถที่จะให้ 1kW ของพลังงานอัลตราซาวนด์ได้รับการแบบบูรณาการ อัลตราซาวนด์พลังงานสูงเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับผลในเชิงบวกที่มีต่อการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งเป็นปรากฏการณ์ของ sonochemistry เมื่อพลังงานสูงคลื่นอัลตราโซนิคจะนำเข้าสู่อาหารเหลวคลื่นสร้างแรงดันสูง (บีบอัด) และความดันต่ำ (เจือ) รอบผลในการอัลตราซาวนด์ โพรงอากาศ. Cavitation จะอธิบายว่า "การก่อตัวการเจริญเติบโตและการล่มสลายของฟองอากาศในของเหลว implosive ยุบ cavitational ก่อให้เกิดความร้อนในท้องถิ่นที่รุนแรง (~ 5000K), แรงกดดันสูง (~ ๑๐๐๐ atm), และความร้อนมหาศาลและอัตราการระบายความร้อน (>๑๐๙ K/วินาที) "เช่นการสตรีมของเหลวที่มีเจ็ตส์เหลวของ ~ ๔๐๐กม ./ชม. (K.S. Suslick ๑๙๙๘)
ที่สร้าง ultrasonically กองกำลัง cavitational ให้พลังงานจลน์แยกย้ายกันอนุภาคและสร้างอนุมูลสนับสนุนปฏิกิริยาพอลิเมอสารเคมี
ผลในเชิงบวกโดยทั่วไปของ sonication ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอคือ:

• การเริ่มต้นของพอลิเมอเนื่องจากอนุมูลสร้าง sonochemically (จลนพลศาสตร์)
• การเร่งความเร็วของอัตราการพอลิเมอ
• แคบโพลี dispersities แต่น้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้นของโพลิเมอร์
• ปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นและด้วยเหตุนี้การกระจายการลดลงของความยาวโซ่

วรรณคดี / อ้างอิง

• K.S. Suslick (1998): Kirk-Othmer สารานุกรมของเทคโนโลยีทางเคมี; 4 เอ็ด เจไวลีย์ & Sons: นิวยอร์ก, ปี 1998 ฉบับ 26, 517-541