1.1. 合成方法
一般に、ポリ乳酸(PLA)の製造法は、乳酸を原料として合成される。現在、多くの合成方法があり、より成熟した乳酸の直接重縮合法であり、もう一つは、まず乳酸からラクチドを合成し、次いで触媒の作用下で開環重合する方法である。固相重合法もある。
乳酸直接重合法
直接重合法は早くも1930年代から1940年代にかけて研究されてきたが、反応における水分除去に関する重要な技術が十分に解決されていないため、生成物の分子量は低く(いずれも4000未満)、非常に強度が低く、分解しやすく、実用性がない。
日本昭和ポリマー(株)は、乳酸を不活性ガス中でゆっくりと加熱し、乳酸を直接脱水・縮合させるようにゆっくりと減圧し、さらに反応物を220〜260°C、133Paで重縮合させて分子量4000以上を得る方法を採用している。ポリ乳酸。しかし、この方法の反応時間は長く、生成物は後段の高温で熟成、分解、変色、不均一になる。日本の三井プレスケミカルは、溶液重合法を用いて乳酸を直接重合し、ポリ乳酸を得ています。
ダイレクト法の主な特徴は、合成されたポリ乳酸に触媒が含まれていないため、重縮合反応がある程度進行すると、系が平衡状態で現れることである。反応平衡を破るには加熱加圧する必要があり、反応条件は比較的厳しい。近年、技術の革新と向上により、直接重合法はある程度の進歩を遂げており、技術が成熟し続ける近い将来、大規模な工業生産に適用されるはずです。
開環重合法
開環重合は、世界で最も広く使用されている製造方法である。早くも20世紀半ばに、デュポンの研究者は開環重合によって高分子量のポリ乳酸を得ました。近年、ポリ乳酸の合成に関する外国の研究は、主にラクチドの開環重合に焦点を当てている。
この方法でドイツのベーリンガーツンゲルヘルムによって製造されたポリ乳酸シリーズ製品は、商品名で市場に出回っています。米国でカーギルが生産するポリ乳酸は、溶融ブローとスピンボンディングによって処理され、医療用不織布製品を開発しています。私の国には、孫文大学の高分子研究所のように、高分子ポリ乳酸を合成できる企業はほんの一握りしかありません。開環重合は、主に開始剤としてオクタン酸第一スズを使用し、分子量は100万に達することができ、機械的強度は高く、重合および分離は2つのステップで行われる:
固体重合法
この方法は、直接重合により得られた低分子量樹脂を、Tg-Tm間の減圧と真空および温度の条件下で重合することにより得られ、重合度を高め、その分子量を増加させることにより、材料強度および加工性が向上する。
4.材料を取る
トウモロコシなどの貝殻作物を粉砕してデンプンを抽出し、それを未精製のグルコースにします。現在、多くのハイテク技術は、多数の作物から直接原材料を粉砕および抽出するプロセスを克服しています。
5. 発酵
グルコースは、ビールまたはアルコールの製造と同様の方法で発酵され、ヒト筋肉組織に使用するために添加される食品と同様の乳酸になる。
6. 中間製品
乳酸モノマーは、特別な濃縮プロセスによって、水還元乳酸、すなわちラクチドという中間生成物に変換される。
7. 集計
ラクチドモノマーを真空精製した後、無溶媒溶解プロセスを使用して、モノマーを重合するための開環作用を完了する。
8. ポリマー変性
ポリマーの分子量と結晶性の違いにより、材料特性を大きく変えることができるため、PLAは用途ごとに異なる方法で修飾されます。