InnoREX - Ultrasonik jihatdan yaxshilangan PLA ekstruziyasi

Ultrasonik aralashtirish, tarqatish va emulsifikatsiya qilish polilaktik kislotalarning (PLA) ekstruziyasini yaxshilaydi. Ekstruziya liniyalariga ultratovushni amalga oshirish ishlab chiqarilgan PLA hosildorligi va sifatini oshiradi.

Polilaktid sintezi

Polilaktid kislotalar yoki polilaktid (PLA) sut kislotasi va laktid monomerlaridan sintez qilingan termoplastik alifatik poliesterdir. Laktid fermentlangan o'simlik kraxmalidan (masalan, makkajo'xori kraxmal, shakarqamish) olingan siklik diester bo'lib, plastmassa o'rnini bosuvchi o'simlik sifatida ishlatiladi. Shunday qilib, PLA sintezi yashil kimyo qatoriga juda mos keladi. PLA tezda katta qiziqish uyg'otdi, chunki u an'anaviy neft-kimyo asosidagi plastmassalarga bio-asosli, biologik parchalanadigan o'rnini bosuvchi vositadir.
PLA haqidagi faktlar: PLA (C₃H₄O₂)n 1210-1430 kg/m zichlikka ega³, suvda erimaydi, PTFE dan qattiqroq va 150degC dan 220degC gacha bo'lgan haroratlarda eriydi.

InnoREX – Innovatsion polimerizatsiya jarayoni

PLA ning hozirgi ishlab chiqarish jarayoni sog'liq va atrof-muhit uchun xavfli bo'lgan laktonlarning polimerizatsiya tezligini yaxshilash uchun metall o'z ichiga olgan katalizatorlarni talab qiladi. Katalizatorlardan foydalanishning muammoli tabiati va bioasosli polimerlarga bo'lgan talabning ortib borishiga kelsak, InnoREX loyihasi polimerizatsiya jarayonini rivojlantirishga qaratilgan bo'lib, unda an'anaviy metall katalizatorlar organik katalizator bilan almashtiriladi va yuqori quvvatli muqobil energiya manbalari yordam beradi. ultratovush, mikroto'lqinli va lazer.

Organik katalizatorlar laktidning polimerizatsiyasini samarali nazorat qilishlari ko'rsatilgan, ammo ularning faolligi sanoat standartlariga javob berish uchun hali ham yaxshilanishi kerak. Bunga muqobil energiyani joriy etish orqali erishiladi ultratovush, mikroto'lqinli pechlar va lazer nurlari, chunki ular katalizator faolligini oshiradi va reaktsiya aralashmasining faqat kichik qismlarini javob vaqtisiz hayajonlantirish orqali reaktsiyani aniq boshqarish imkonini beradi.
Shunday qilib, loyiha reaktiv ekstruziya jarayonida metallsiz PLA olish uchun muqobil energiya manbalari muhitga kiritilgan organik katalizator bilan yangi reaktor tizimini birlashtiradi. (1-rasmga qarang)
Shu sababli, InnoREX loyihasi egizak vintli ekstruderda yuqori molekulyar og'irlikdagi PLA ning aniq boshqariladigan va samarali uzluksiz polimerizatsiyasiga erishish uchun mikroto'lqinli pechlar, ultratovush va lazer nurlarining tez javob berish vaqtidan foydalanadi. Bundan tashqari, bir ishlab chiqarish bosqichida polimerizatsiya, aralashmalar va shakllantirishni birlashtirish orqali sezilarli energiya tejashga erishiladi.

yuqori quvvatli ultratovush

Uchta muqobil energiya manbalari - ultratovush, mikroto'lqinli va lazer nurlanishi - yuqori molekulyar og'irlikdagi polimerizatsiyani ta'minlash uchun halqani ochish polimerizatsiyasini qo'zg'atish uchun birlashtirilgan. Reaktor kamerasida cheklangan vaqt davomida muqobil energiya manbalari yuqori maqsadli darajada ichki oqim xujayrasiga (2-rasmga qarang) kerakli reaktsiyani qo'zg'atuvchi ta'sirni kiritadi. Shunday qilib, laktonlarning polimerizatsiya tezligini maqbul samarali darajaga ko'tarish uchun zarur bo'lgan an'anaviy ekstruziya jarayonlarida bo'lgan qalay (II) 2-etilgeksanoat kabi metall o'z ichiga olgan katalizatorlardan qochish mumkin.
InnoREX uchuvchi zavod tizimi uchun yuqori quvvatli ultratovushli protsessor UIP1000hd1 kVt ultratovush quvvatini ta'minlashga qodir bo'lgan integratsiya qilingan. Yuqori quvvatli ultratovush kimyoviy reaktsiyalarga ijobiy ta'sir ko'rsatishi bilan mashhur, bu sonokimyo fenomenidir. Yuqori quvvatli ultratovush to'lqinlari suyuq muhitga kiritilganda, to'lqinlar ultratovushga olib keladigan yuqori bosimli (siqilish) va past bosimli (kam uchraydigan) tsikllarni hosil qiladi. kavitatsiya. Kavitatsiya "suyuqlikdagi pufakchalarning paydo bo'lishi, o'sishi va portlashi" ni tavsiflaydi. Kavitatsiyaviy qulash kuchli mahalliy isitish (~ 5000K), yuqori bosim (~ 1000 atm) va juda katta isitish va sovutish tezligini keltirib chiqaradi (~>109 K/sek)”, masalan, ~400 km/soat suyuqlik oqimi bilan suyuqlik oqimi. (KS Suslick 1998)
Ultrasonik ravishda hosil bo'lgan kavitatsion kuchlar kinetik energiyani ta'minlaydi, zarralarni tarqatadi va kimyoviy polimerizatsiya reaktsiyasini qo'llab-quvvatlovchi radikallarni yaratadi.
Polimerizatsiya reaktsiyasi paytida sonikatsiyaning umumiy ijobiy ta'siri:

• sonokimyoviy tarzda yaratilgan radikallar (polimerizatsiya kinetikasi) tufayli polimerizatsiya boshlanishi
• polimerlanish tezligining tezlashishi
• torroq polidispersliklar, lekin polimerlarning molekulyar og'irligi yuqori
• ko'proq bir hil reaktsiya va shuning uchun zanjir uzunliklarining kamroq taqsimlanishi