Утилизация и вторичная переработка пластмасс

Полимолочная кислота. Получение и свойства

Полимолочная кислота (ПМК) явл-ся биоразлагаемым пол-ром, т. к. способна разлагаться и анаэробными и аэробными бактериями. Анаэробное разложение идёт быстрее. Скорость процесса разложения тем больше, чем больше температура. Полимер т. ж. способен к деструкции при выдерживании в водной среде. Полный гидролиз образца пол-ра протекает в течение 40-50 лет. Ориентация полим. молекул путем вытяжки приводит к ещё большему снижению скорости разложения. Чем ниже ММ и степень кристалличности, тем выше скорость потери массы при гидролитической деструкции, т. к. при меньшей ММ вода проникает в полимер быстрее.

Существует 2 способа получения молочной кислоты: синтетический (ацетальдегид – лактонитрил – молочная к-та – метил лактат – молочная к-та) и сбраживание углеводов бактериями семейства Lactobacillus. В настоящее время наиболее широко в пром-ти исп-ся полимеризация циклических димеров молочной к-ты – лактидов. Лактид, пригодный для получения высокомолекулярной ПМК, должен иметь чистоту 99,9%. Гидроксилсодержащие примеси в лактиде действуют как регуляторы ММ и не дают возможность получить высокомолекулярный пол-р. Высокомолекулярные пол-ры дают возможность получать более прочные изделия и имеют более широкие области применения. Но т. к. очистка – это дорогая операция, то и высокомолекулярные пол-ры имеют и самую высокую цену. Для выделения лактида может быть использован целый ряд методов, включая кристаллизацию, экстракцию растворителями, дистилляцию, сублимацию и др., однако эффективное выделение лактида без его разложения – это достаточно сложный процесс. Очищенный лактид можно полимеризовать или сополимеризовать, получая прочные, гидролитически деградируемые пол-ры. Для получения ПМК может исп-ся 3 типа пол-ции: в расплаве, в растворе, в суспензии. Расплавная пол-ция проводится при темп-ре, выше темп-ры плавления пол-ра (120-220°С) в присутствии катализатора двухвалентного олова, в результате чего образуется продукт с 100 000<Мn<500 000. Вторым способом получения ПМК явл-ся поликонденсация молочной к-ты. Поликонденсация осущ-ся при высокой темп-ре (240°С) в отсутствие катализатора и приводит к образованию олигомеров с Мn<100 000, которые могут быть переработаны в пол-ер при взаимодействии с различными сшивающими агентами: бис(трихлорметил)карбонатом, дизоцианатами и др. Но эти вещ-ва весьма токсичны, и образуемые ими побочные продукты сложно удалить. Существует т. ж. возможность получения высокомолекулярной ПМК прямой поликонденсацией в вакууме при темп-ре 140-150°С в присутствии дихлорида олова. В результате образуется продукт с Мn = 600 000.

ПМК по механич. св-вам (модуль упругости, удлинение при разрыве) напоминает ПС. Она относительно хрупкая, но обладает значительной прочностью. Термообработка пол-ра с последующим быстрым охлаждением позволяет получить продукт с низкой кристалличностью. Ориентация волокна, полученного из ПМК, приводит к кристаллизации. Хорошими пластификаторами для ПМК явл-ся монолаурат полиэтиленгликоля, полиэтиленгликоль, олигомолочная к-та, цитраты. Для снижения хрупкости могут изготавливаться сопол-ры и композиты на основе ПМК (напр., сопол-ер с гликолевой к-той, гликолевой к-той и лизином и т. д.).

Достоинством полилактида (ПМК) явл-ся то, что он представляет собой прозрачный, бесцветный термопластичный пол-ер, кот. может быть переработан всеми способами, применяемыми для перераб-ки термопластов. Из листов можно термоформовать подносы, тарелки, получать плёнки, волокно, уп-ку для пищевых продуктов, имплантанты для медицины. При соответствующей пластификации полилактид становится эластичным и имитирует ПЭ, ПП или пластиф-ный ПВХ. Покрытия и плёнки отличаются высокой прочностью, прозрачностью, блеском, приемлемой темп-рой экструзии более 200°С, имеют низкий коэф. трения. Плёнка хорошо сваривается и при этом может биоразлагаться при компостировании. Т. ж. на основе ПМК и ее сопол-ров получены пористые мат-лы. Но широкое применение этот пол-ер не получил, т. к. имеет высокую стоимость.