PLA é a abreviatura de ácido polilático plástico biodegradável, o nome completo é: ácido polilático

O ácido polilático, também conhecido como polilactídeo, pertence à família do poliéster. O ácido polilático é um polímero obtido pela polimerização do ácido láctico como principal matéria-prima. A fonte de matéria-prima é suficiente e renovável, principalmente milho, mandioca, etc. O processo de produção do ácido polilático é livre de poluição, e o produto pode ser biodegradado e realizado no ciclo da natureza, por isso é um material de polímero verde ideal.
O ácido polilático tem boa estabilidade térmica, uma temperatura de processamento de 170-230 °C, boa resistência a solventes e pode ser processado de várias maneiras, como extrusão, fiação, alongamento biaxial e moldagem por sopro e injeção. Além de serem biodegradáveis, os produtos feitos de ácido polilático têm boa biocompatibilidade, brilho, transparência, toque e resistência ao calor. Eles também têm certa resistência a bactérias, retardância de chamas e resistência a UV. Portanto, eles são amplamente utilizados e podem ser usados como materiais de embalagem, fibras e não tecidos. Atualmente, eles são usados principalmente em roupas (roupas íntimas, agasalhos), indústria (construção, agricultura, silvicultura, fabricação de papel) e campos médicos e de saúde.
O maior fabricante de PLA é a NatureWorks dos Estados Unidos, seguida pela Hisun Biotechnology da China, com sua produção atual de 70.000 toneladas e 5.000 toneladas, respectivamente. O PLA tem muitas aplicações e pode ser usado em muitos campos, como extrusão, moldagem por injeção, trefilação de filme, fiação, etc.

Preparação de ácido polilático
1.1. Método de síntese
Em geral, a preparação do ácido polilático (PLA) é sintetizada usando ácido láctico como matéria-prima. Existem muitos métodos de síntese atualmente. O mais maduro é a policondensação direta do ácido láctico. Outro é sintetizar lactídeo a partir do ácido láctico primeiro e, em seguida, polimerização de abertura de anel sob a ação de um catalisador. Há também um método de polimerização em fase sólida.
1) Polimerização direta do ácido láctico
O método de polimerização direta foi estudado já nas décadas de 1930 e 1940. No entanto, como tecnologias-chave como remoção de água na reação não foram bem resolvidas, o peso molecular de seus produtos é baixo (todos abaixo de 4000), a força é extremamente baixa, é fácil de decompor e não é prático.
A Showa Polymer Co., Ltd. do Japão usa o método de aquecimento lento do ácido láctico em um gás inerte e redução lenta da pressão para desidratar e condensar diretamente o ácido láctico, e policondensa ainda mais os reagentes a 220~260℃ e 133Pa para obter ácido polilático com uma massa molecular relativa de mais de 4000. No entanto, esse método tem um longo tempo de reação, e o produto envelhecerá e se decomporá, descolorirá e ficará irregular em altas temperaturas no estágio posterior. A Mitsui Pressure Chemicals Co., Ltd. do Japão usa um método de polimerização em solução para polimerizar diretamente o ácido láctico para obter ácido polilático.
A principal característica do método direto é que o ácido polilático sintetizado não contém um catalisador. Portanto, quando a reação de policondensação atinge um certo nível, o sistema atingirá um estado de equilíbrio, e a temperatura e a pressão precisam ser aumentadas para quebrar o equilíbrio da reação. As condições de reação são relativamente severas. Nos últimos anos, por meio da inovação e melhoria tecnológica, o método de polimerização direta fez certo progresso. Em um futuro próximo, à medida que a tecnologia continua a amadurecer, ela deve ser capaz de ser aplicada à produção industrial em larga escala.
2) Polimerização por abertura de anel
A polimerização de abertura de anel é o método de produção mais comumente usado no mundo. Já em meados do século XX, pesquisadores da DuPont usaram a polimerização de abertura de anel para obter ácido polilático de alto peso molecular. Nos últimos anos, a pesquisa estrangeira sobre a síntese de ácido polilático tem se concentrado principalmente na polimerização de abertura de anel de lactídeo.
Os produtos da série de ácido polilático produzidos pela Boeheringer Zngelhelm na Alemanha apareceram no mercado sob o nome comercial; o ácido polilático produzido pela Cargill nos Estados Unidos desenvolveu produtos meta-têxteis médicos após melt-blowing e spun-bonding; e no meu país, apenas um punhado de empresas como o Polymer Research Institute da Sun Yat-sen University pode sintetizar ácido polilático de alto peso molecular. A polimerização por abertura de anel geralmente usa octoato estanoso como iniciador, com um peso molecular de até milhões e alta resistência mecânica. A polimerização e a separação são realizadas em duas etapas:
O primeiro passo é produzir lactídeo por ciclização de desidratação do ácido polilático;
O segundo passo é preparar o polilactídeo por polimerização de abertura de anel do lactídeo;
No entanto, esse método de polimerização de abertura de anel tem requisitos extremamente altos quanto à pureza do catalisador e à pureza do monômero durante a polimerização. Mesmo uma quantidade muito pequena de impurezas reduzirá o peso molecular do PLA para menos de 100.000. Além disso, as condições de polimerização, como temperatura, pressão, tipo e quantidade de catalisador, tempo de reação, etc., também afetarão muito o peso molecular do PLA. Portanto, a síntese de PLA de alto peso molecular é uma dificuldade técnica.
3) Polimerização em fase sólida
Este método consiste em polimerizar a resina de baixo peso molecular obtida por polimerização direta sob pressão reduzida e vácuo a uma temperatura entre Tg e Tm para aumentar seu grau de polimerização e peso molecular, melhorando assim a resistência do material e o desempenho do processamento.
1.2. Processo de preparação
Falamos principalmente sobre o método de polimerização por abertura de anel mais comumente usado, e seu processo é mais ou menos o seguinte:
1) Entrevista
Depois que o milho e outras colheitas de casca são esmagadas, o amido é extraído delas, e então o amido é transformado em glicose não refinada. Agora, muitas tecnologias de ponta superaram o processo de esmagamento e extraem diretamente matérias-primas de um grande número de colheitas.
2) Fermentação
A glicose é fermentada de forma semelhante à produção de cerveja ou álcool e, após a fermentação, a glicose se torna ácido láctico, que é semelhante aos aditivos alimentares usados no tecido muscular humano.
3) Produtos intermediários
O monômero de ácido láctico é convertido em um produto intermediário - ácido láctico reduzido em água, ou seja, lactídeo, por meio de um processo especial de concentração.
4) Agregação
O monômero de lactídeo é purificado a vácuo e então polimerizado usando um processo de dissolução sem solvente para completar a abertura do anel.
5) Modificação de polímero
Devido às diferenças no peso molecular e na cristalinidade do polímero, há muito espaço para variação nas propriedades do material, por isso o PLA é modificado de forma diferente para diferentes aplicações de produtos.