PLA Filament Açılımı

Polilaktik Asit

Poli (laktik asit) veya polilaktik asit veya polilaktit (PLA), yenilenebilir biyokütleden, tipik olarak mısır, manyok, şeker kamışı veya şeker pancarı küspesi gibi fermente bitki nişastasından türetilen biyobozunur bir termoplastik alifatik polyesterdir. 2010 yılında, PLA, dünyanın herhangi bir biyoplastiğinin en yüksek ikinci tüketim hacmine sahipti.
“Polilaktik asit” ismi, IUPAC standart terminolojisine uymuyor ve potansiyel olarak belirsiz veya kafa karıştırıcı çünkü PLA bir poliakid (polielektrolit) değil, bir polyesterdir.

Kimyasal ve Mekanik Özelliikleri

PLA Filamentinin açılımı. PLA 3d malzemesi hakkında kimyasal özellikleri, imal üretimi va sıcaklık bilgisi verilmiştir.
PLA filament sıcaklık skalası

PLA polimerleri, amorf camsı polimerden, 60 ° C’lik bir cam geçişine ve 130-180 ° C’lik erime noktalarına sahip yarı kristalli ve çok kristalli polimere kadar çeşitlilik gösterir. PLA’nın cam geçiş sıcaklığı 60-65 ° C, erime sıcaklığı 173–178 ° C ve gerilme modülü 2.7–16 GPa’dır. Isıya dayanıklı PLA 110 ° C sıcaklıklara dayanabilir. PLA’nın temel mekanik özellikleri, polistiren ve PET’in özellikleri arasındadır. Polimerin fiziksel olarak PDLA (poli-D-laktid) ile karıştırılmasıyla PLLA’nın erime sıcaklığı 40–50 ° C artabilir ve ısı sapma sıcaklığı yaklaşık 60 ° C’den 190 ° C’ye yükseltilebilir. PDLA ve PLLA, kristalinitenin artması ile oldukça düzenli bir stereokomplex oluşturur. 1: 1’lik bir karışım kullanıldığında sıcaklık stabilitesi en üst düzeye çıkar, ancak PDLA’nın% 3-10’unun düşük konsantrasyonlarında bile, hala önemli bir gelişme var. Daha sonraki durumda, PDLA bir çekirdekleştirici madde olarak görev yapar, böylece kristalleşme hızını (ihtiyaç duyulan) arttırır. PDLA’nın biyolojik olarak parçalanması, PDLA’nın daha yüksek kristallenmesi nedeniyle (gerekli kaynak gösterilmesi) nedeniyle PLA’dan daha yavaştır. PLA’nın bükülme modülü, polistirenden daha yüksektir ve PLA, iyi bir ısıl yapışma özelliğine sahiptir. PLA ve ABS filament arasındaki farkları daha önce paylaştığımız yazıda inceleyebilirsiniz.

3d malzeme PLA filamenti
PLA filament malzemesinin yanması

Tavlama, çekirdekleştirme maddelerinin eklenmesi, elyaf veya nano partiküllerle kompozitlerin oluşturulması, zincir uzanan ve çapraz bağlantı yapılarının tanıtılması gibi birçok teknoloji PLA polimerlerinin mekanik özelliklerini geliştirmek için kullanılmıştır. Polilaktik asit, çoğu termoplastik gibi, fiber (örneğin, geleneksel eriterek eğirme işlemleri kullanılarak) ve film halinde işlenebilir. PLA, PETE polimerine benzer mekanik özelliklere sahiptir, ancak önemli ölçüde daha düşük bir maksimum sürekli kullanım sıcaklığına sahiptir. Yüksek yüzey enerjisine sahip olan PLA, 3B baskıda yaygın olarak kullanılmasını sağlayan kolay yazdırılabilirliğe sahiptir. 3-D baskılı PLA için çekme dayanımı daha önce belirlendi.

Ayrıca kemik doku mühendisliği için PLDLLA / TCP iskeleleri olarak kullanılan poli (L-laktid-ko-D, L-laktid) (PLDLLA) de vardır.

Üretimi

Üreticiler, kullanılabilir (yani yüksek moleküler ağırlıklı) PLA’yı kullanabilecek çeşitli endüstriyel rotalara sahiptir. İki ana monomer kullanılır: laktik asit ve siklik di-ester, laktit. PLA’ya giden en yaygın yol, laktidin, çözeltide, eriyikte veya bir süspansiyon halinde çeşitli metal katalizörlerle (tipik olarak kalay oktoat) halka açması polimerizasyonudur. Metal katalizli reaksiyon, PLA’nın rasemizasyonuna neden olma eğilimindedir, bu da başlangıç ​​materyaline kıyasla stereo-düzenliliğini azaltır (genellikle mısır nişastası).

PLA’ya bir diğer yol laktik asit monomerlerinin doğrudan yoğunlaşmasıdır. Bu işlem 200 ° C’nin altında yapılmalıdır; Bu sıcaklığın üzerinde, entropik olarak tercih edilen laktit monomer üretilir. Bu reaksiyon her yoğuşma (esterifikasyon) basamağı için bir eşdeğer su üretir. Yoğuşma reaksiyonu geri dönüşümlüdür ve dengeye bağlıdır, bu nedenle yüksek moleküler ağırlıklı türler oluşturmak için suyun uzaklaştırılması gerekir. Reaksiyonun polikondensasyona doğru ilerletilmesi için bir vakum uygulanması veya azeotropik damıtma yoluyla suyun uzaklaştırılması gerekir. Bu şekilde 130 kDa’lık moleküler ağırlıklar elde edilebilir. Ham polimeri eriyikten dikkatlice kristalleştirerek daha da yüksek moleküler ağırlıklar elde edilebilir. Karboksilik asit ve alkol uç grupları böylece katı polimerin amorf bölgesinde konsantre edilir ve böylece reaksiyona girebilirler. Böylece 128-152 kDa’lık moleküler ağırlıklar elde edilebilir.

Polilaktik Asit PLA molekülü
Polilaktik Asit PLA açılımı

Rasemik bir L- ve D-laktit karışımının polimerizasyonu, genellikle amorf olan poli-DL-laktid (PDLLA) sentezine yol açar. Stereospesifik katalizörlerin kullanımı, kristalliği gösterdiği bulunan heterotaktik PLA’ya yol açabilir. Kristallik derecesi ve dolayısıyla birçok önemli özellik, kullanılan D ila L enantiyomerlerinin oranıyla ve kullanılan katalizörün türü üzerinde daha az oranda kontrol edilir. Laktik asit ve laktit dışında, laktik asit O-karboksiyanhidrid (“lac-OCA”), beş üyeli bir siklik bileşik akademik olarak da kullanılmıştır. Bu bileşik laktitten daha reaktifdir, çünkü polimerizasyonu laktik asit eşdeğeri başına bir eşdeğer karbon dioksit kaybıyla tahrik edilir. Su bir ortak ürün değildir.

Poli (hidroksialkanatlara) benzer PLA’nın doğrudan biyosentezi de rapor edilmiştir.

Geliştirilen başka bir yöntem, laktik asidin bir zeolit ​​ile temas ettirilmesidir. Bu yoğunlaşma reaksiyonu tek adımlı bir işlemdir ve sıcaklıkta yaklaşık 100 ° C daha düşük çalışır.

Giorgi Gvimradze

A blogger who has embedded software and web developement skills.

Bir cevap yazın