Hielscher Ultrasonics
Будемо раді обговорити Ваш процес.
Зателефонуйте нам: +49 3328 437-420
Напишіть нам: info@hielscher.com

InnoREX – ультразвуково покращена екструзія PLA

Ультразвукове змішування, диспергування та емульгування покращує екструзію полімолочних кислот (PLA). Впровадження ультразвуку в екструзійні лінії підвищує вихід і якість виробленого PLA.

Синтез полілактидів

Полілактидні кислоти або полілактид (PLA) – це термопластичний аліфатичний поліестер, який синтезується з мономерів лактидної кислоти та лактиду. Лактид — це циклічний діефір, який отримують із ферментованого рослинного крохмалю (наприклад, кукурудзяного крохмалю, цукрової тростини) і використовується як рослинний замінник пластмас. Таким чином, синтез PLA ідеально вписується в діапазон зеленої хімії. PLA швидко набула високого інтересу, оскільки є біорозкладаним замінником звичайного пластику на основі нафтохімії.
Факти про НВАК: НВАК (C3H4O2)n має щільність 1210-1430 кг/м3, не розчиняється у воді, твердіший за PTFE і плавиться при температурах від 150 °C до 220 °C.

Компанія InnoREX – Інноваційний процес полімеризації

Сучасний процес виробництва PLA вимагає використання металовмісних каталізаторів для покращення швидкості полімеризації лактонів, які є небезпечними для здоров'я та навколишнього середовища. У зв'язку з проблематичним характером утилізації каталізаторів і зростаючим попитом на полімери на біологічній основі, проект InnoREX зосереджений на розробці процесу полімеризації, в якому звичайний метал, що містить каталізатори, замінюється органічним каталізатором і супроводжується альтернативними джерелами енергії високої потужності ультразвуку, мікрохвильової печі та лазера.

Високопродуктивний ультразвуковий процесор UIP2000HDT потужністю 2 кВт у поєднанні з двошнековим екструдером

Ультразвуковий апарат UIP2000HDT в системі екструзії

Високопродуктивний ультразвуковий процесор UIP2000HDT потужністю 2 кВт у поєднанні з двошнековим екструдером

Ультразвуковий апарат в системі екструзії

Інформаційний запит




Зверніть увагу на наш Політика конфіденційності.




Доведено, що органічні каталізатори ефективно контролюють полімеризацію лактиду, але їх активність все одно повинна бути вдосконалена, щоб відповідати промисловим стандартам. Це буде досягнуто за рахунок впровадження альтернативних джерел енергії УЗД, мікрохвилі та лазерне світло, оскільки вони підвищують активність каталізатора та дозволяють точно контролювати реакцію шляхом збудження лише невеликих частин реакційної суміші без часу реакції.
Таким чином, проект поєднує в собі нову реакторну систему, в якій альтернативні джерела енергії вводяться в середовище, з органічним каталізатором для отримання безметалевого PLA в процесі реактивної екструзії. (див. рис. 1)
Тому проект InnoREX використовує швидкий час відгуку мікрохвиль, ультразвуку та лазерного світла для досягнення точно контрольованої та ефективної безперервної полімеризації високомолекулярного PLA у двошнековому екструдері. Крім того, значна економія енергії буде досягнута за рахунок поєднання полімеризації, компаундингу та формування на одному етапі виробництва.

Ультразвук використовується як альтернативна енергія для поліпшення реактивної екструзії PLA. (Натисніть для збільшення!)

Рисунок 1: Новий спосіб покращення полімеризації PLA (джерело InnoREX)

Ультразвук для поліпшеної полімеризації PLA

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

ультразвук високої потужності

Три альтернативних джерела енергії – ультразвук, мікрохвильове та лазерне опромінення – поєднуються для індукції полімеризації з розмиканням кільця для забезпечення високомолекулярної полімеризації. Протягом обмеженого часу перебування в камері реактора альтернативні джерела енергії вводять необхідний реакційний удар в вбудовану проточну комірку (див. рис. 2) на високо спрямованому рівні. Таким чином, можна уникнути використання металовмісних каталізаторів, таких як олово (II) 2-етилгексаноат, який у звичайних процесах екструзії необхідний для підвищення швидкості полімеризації лактонів до прийнятного ефективного рівня.
Для системи пілотної установки InnoREX використовується ультразвуковий процесор високої потужності UIP1000hd, який здатний забезпечити 1 кВт ультразвукової потужності, був інтегрований. Ультразвук високої потужності добре відомий своїм позитивним впливом на хімічні реакції, що є явищем сонохімії. Коли ультразвукові хвилі високої потужності вводяться в рідке середовище, хвилі створюють цикли високого тиску (стиснення) і низького тиску (розрідження), в результаті чого виникає ультразвук Кавітації. Кавітація описує «утворення, зростання і імплозивне руйнування бульбашок в рідині. Кавітаційний колапс спричиняє інтенсивне місцеве нагрівання (~5000 К), високий тиск (~1000 атм) і величезні швидкості нагрівання та охолодження (>109 К/сек)» така рідина, що тече струменями рідини зі швидкістю ~400 км/год. (К.С. Суслік, 1998)
Кавітаційні сили, що генеруються ультразвуком, забезпечують кінетичну енергію, розсіюють частинки і створюють радикали, що підтримують хімічну реакцію полімеризації.
Загальними позитивними ефектами ультразвуку при реакції полімеризації є:

  • ініціація полімеризації за рахунок сонохимично створених радикалів (кінетика полімеризації)
  • прискорення швидкості полімеризації
  • вужча полідисперсність, але вища молекулярна маса полімерів
  • більш однорідна реакція і, отже, менший розподіл довжин ланцюгів
The picture shows the process setup of combined ultrasound (HIelscher's UIP2000hd), microwave and laser to induce a ring-opening polymerization under absence of metal-containing catalysts

Малюнок 2: Налаштування процесу за допомогою ультразвуку, мікрохвильової печі та лазера для досягнення полімеризації відкриття кільця без використання металовмісних каталізаторів (Джерело: InnoREX)

Зв'яжіться з нами / Запитайте більше інформації

Поговоріть з нами про ваші вимоги до обробки. Ми порекомендуємо найбільш підходящі параметри налаштування та обробки для вашого проекту.





Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Література/Список літератури

  • К.С. Суслік (1998): Енциклопедія хімічної технології Кірка-Отмера; 4-е видання Дж. & Сини: Нью-Йорк, 1998, т. 26, 517-541.
Ультразвук високого рівня Pwer від Hielscher використовується як альтернативне джерело енергії в проекті InnoREX по безметалевій полімеризації PLA

Натисніть тут, щоб переглянути плакат InnoREX!


Будемо раді обговорити Ваш процес.

Let's get in contact.