Hielscher ультразвукова технологія

InnoREX - Ультразвукова поліпшена екструзія PLA

Полілактидні кислоти або поліліцтовий (PLA) - це термопластичний аліфатичний поліестер, який синтезується з мономерів лактидної кислоти та лактиду. Лактид є циклічним діефіром, який одержують із ферментного крохмалю рослини (наприклад, кукурудзяний крохмаль, цукровий очерет) і використовується як рослинна замінник для пластмас. Таким чином, синтез PLA ідеально вписується в спектр зеленої хімії. PLA швидко набуває великого інтересу, оскільки це біологічно-біологічно відчутний замінник звичайних пластикових матеріалів на базі нафтохімії.
Факти про PLA: PLA (C3H4О.2) n має щільність 1210-1430 кг / м3, нерозчинний у воді, важче, ніж ПТФЕ, і розплавляється при температурах від 150 ° С до 220 ° С.
Попит на біобазовані полімери швидко зростає. Відповідно до сучасного рівня техніки метадо-вмісні каталізатори необхідні для поліпшення швидкості полімеризації лактонів, що створює небезпеку для здоров'я та навколишнього середовища. InnoREX розробить нову концепцію реактора з використанням альтернативних джерел енергії для безперервної, високоточної полімеризації PLA без металів.

InnoREX розробляє нову концепцію реактора для безперервної, високоточної, без металів полімеризації PLA.

InnoREX – Інноваційний процес полімеризації

Нинішній виробничий процес ПЛА вимагає наявності металевих каталізаторів для поліпшення швидкості полімеризації лактонів, які є небезпечними для здоров'я та навколишнього середовища. Що стосується проблематичного характеру використання каталізатора та зростаючого попиту на біомасоподібні полімери, то проект InnoREX зосереджується на розробці процесу полімеризації, в якому звичайні каталізатори, що містять метал, замінюються органічним каталізатором та допомагають альтернативним джерелам енергії з великою потужністю ультразвук, мікрохвильова піч та лазер.
Показано, що органічні каталізатори ефективно контролюють полімеризацію лактидів, але їх активність все ще повинна бути вдосконалена, щоб задовольнити промислові стандарти. Це буде досягнуто шляхом впровадження альтернативних джерел енергії ультрасоніки, мікрохвиль та лазерного випромінювання, оскільки вони збільшують активність каталізатора та дозволяють точно контролювати реакцію, збуджуючи лише невеликі частини реакційної суміші без часу відгуку.
Таким чином, проект поєднує в собі нову систему реакторів, в яку в середовище вводяться альтернативні джерела енергії, з органічним каталізатором для одержання металевого ПЛА в реакційному екструзійному процесі. (див. рис. 1)
Таким чином, в проекті InnoREX використовується швидкий час відгуку мікрохвиль, ультразвукового та лазерного випромінювання для досягнення точно контрольованої та ефективної безперервної полімеризації PLA з високою молекулярною масою в екструдере з подвійним шнеком. Крім того, значна економія енергії буде досягнута шляхом поєднання полімеризації, складання та формування на одній виробничій стадії.

Ультразвук використовується як альтернативна енергія для поліпшення реактивної екструзії PLA. (Натисніть, щоб збільшити!)

Зображення 1: новий спосіб полімеризації PLA (джерело InnoREX)

Ультразвукова сигналізація для полімеризації PLA

UIP2000hd – 2кВт ультразвуковий процесор, що використовується в R&D етап InnoREX

Ультразвукова сила високої потужності

Три альтернативні джерела енергії - ультразвукове, мікрохвильове та лазерне опромінення - об'єднуються, щоб спонукати до полімеризації, що відкриває кільце, для забезпечення високомолекулярної полімеризації. Під час обмеженого часу перебування в реакторній камері альтернативні джерела енергії вводять необхідний реакційний руховий вплив у вбудовану стільникову мережу (див. Рис.2) на високо цільовому рівні. Таким чином, можна уникати каталізаторів, що містять метал, таких як олово (II) 2-етилгексаноат, який присутній у звичайних процесах екструзії, необхідних для підвищення швидкості полімеризації лактонів до прийнятного ефективного рівня.
Для системи випробувальної установки InnoREX - високопродуктивний ультразвуковий процесор UIP1000hd, який здатний забезпечити 1 кВт потужності ультразвуку, був інтегрований. Ультразвук високої потужності добре відомий своїм позитивним впливом на хімічні реакції, що є явищем сонохімії. Коли ультразвукові хвилі високої потужності вводять у рідке середовище, хвилі створюють цикли високого тиску (стиснення) і низького тиску (розрідження), що приводить до ультразвукового дослідження кавітація. Кавітація описує "утворення, ріст і імпосивне колапсу бульбашок в рідині. Кавітаційного краху виробляє інтенсивне місцеве опалення (~ 5000K), високий тиск (~ 1000 атм), і величезні нагрівання і охолодження ставки (>109 к/сек) «така рідина з рідиною потокова з рідинного струменя ~ 400 км/год. (K.S. Suslick 1998)
Ультразвукові кавітаційні сили забезпечують кінетичну енергію, розсіюють частинки і створюють радикали, що підтримують реакцію хімічної полімеризації.
Загальні позитивні ефекти ультразвукової обробки під час реакції полімеризації:

  • ініціювання полімеризації через сонохімічно створені радикали (кінетика полімеризації)
  • прискорення швидкості полімеризації
  • вужчі полі-дисперсії, але більш висока молекулярна маса полімерів
  • більш однорідна реакція і, отже, менша розподіл довжин ланцюга
На малюнку показано процес встановлення комбінованого ультразвуку (HIelscher's UIP2000hd), мікрохвильової печі та лазера для індукції полімеризації, що відкриває кільце при відсутності металевих каталізаторів

Малюнок 2: Налагодження процесу з ультразвуком, мікрохвильовою піччю та лазером для досягнення полімеризації, що відкривається кільцем, уникаючи використання металевих каталізаторів (Джерело: InnoREX)

Література / Довідники

  • К. С. Суслик (1998): Кірк-Отмер Енциклопедія хімічної технології; 4-е Ред. Дж. Вілей & Сини: Нью-Йорк, 1998 р., Т. 26, 517-541.

Зв'яжіться з нами / Запитуйте додаткову інформацію

Розкажіть нам про ваших вимогах до обробки. Ми будемо рекомендувати найбільш підходящі налаштування та параметри обробки для вашого проекту.





Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукове випромінювання від Hielscher використовується як альтернативне джерело енергії в проекті InnoREX для металевої полімеризації PLA

Натисніть тут, щоб подивитися афішу InnoREX!