شرح سنتز پلی لاکتیک اسید
امروز اغلب PLAتولید شده برای کاربردهای یکبار مصرف در بسته بندی به کار می رود. اما چشم اندازهای علمی و صنعتی نشان میدهد PLA میتواند با موفقیت برای کاربردهای بادوام تر نیز بکار رود. علاوه بر پتانسیل جایگزینی پلیمرهای متداول پایه فسیلی، PLA خواصی دارد که آن را برای کاربردهای خاص ارائه می دهد. PLA به دلیل زیست سازگاری برای کاربردهای بیوپزشکی داخل بدن مانند تثبیت استخوان(Bone Fixation)، مهندسی بافت و سیستم های رهایش دارومناسب است. چاپ جوهر افشان PLAبرای تولید مواد عامل دار (مانند پوشش داروها)یک حوزی دیگر در حال پیشرفت است. روش Intuitive برای تولید PLA از طریق پلی کندانسیشن LA به دلیل حضور هر دو عامل α-هیدروکسیل و کربوکسیل در LA است.
این پلیمریزاسیون اغلب در غیاب حلال در دماها و خلائ بالا برای حذف آب از مواد اولیه آبی و واکنش کندانسیشن انجام میشود . مسئله تعادلی بودن عامل محدود کننده ،در این روش تولید پلیمر است.بطوریک حذف آب در دماهای نهایی به خاطر افزایش ویسکوزیته مذاب پلیمر چالش برانگیز است. بعلاوه، واکنشها جانبی مانند Transesterification درون ملکولی در زنجیر پلیمر اتفاق می افتد. نقطه ضعف دیگر racemization است، که تبدیل L-LA به D-LA در طول فرایند است.( در حالی که PLLA از L-LA خالی هدف است.)که موجب بی نظمی فضایی در پلیمر و خواص نامرغوب و نامطلوب میشود. استفاده از اسید Bronsted به عنوان کوکاتالست در پلی کندانسیشن مذاب نیز برای افزایش جرم ملکولی پلیمر مفید بوده است . یه استراتژی دیگر برای تولید PLA از طریق P.C، شامل استفاده از یک حلال و یک کاتالیست محلول (غالبا اسید لوئیس) مانند SnCl2 ، Sn(octanoate)2 ونیز Sc(OTF)3 و Sc(NTF)3 .در این فریندها، حذف آب را میتوان در شرایط ملایم تری انجام داد، که منجر به Racemization کمتری میشود. هر چند ثابت شده است که این وابسته به حلال و کاتلیست است. حذف آب در حین این واکنشها از طریق تقطیر آزوتروپیک اتفاق می افتددر حالی که مولکولارسیو نیز میتواند برای حذف مقادیر کم، آب حل شده در در فاز آلی بکار برود. حداکثر وزن مولکولی PLA سنتز شده به این روش همچنان کم است، حدود 30000گرم بر مول ، که یک مقدار معمول در واکنشهای P.C LA است. این مثالها نشان دهنده مشکلات عدیده در ارتباط با استرتژی P.C است.بعلاوه P.C امکان دستیابی به PLA با کیفیت با وزن ملکولی کنتل شده، خلوص نوری بالا و PDI کم را فراهم نمیکند. بنابراین PLA صنعتی ا طریق یک واسطه خلقوی به نام Lactide تولید میشود. که این دیمر حلقوی LA میتواند از طریق پلیمریزاسیون حلقه گشا(ROP) با یک روش بسیار کنترل شده به PLA تبدیل شود، که منجر به تولید PLA منودیسپرس با وزن ملکولی بالا میگردد.
تولید صنعتی PLA را میتوان به 3 مرحله تقسیم کرد :
1-سنتز LA از شکر
2-تبدیل LA به دیمر حلقوی آن
3-پلیمریزاسیون ROP لاکتاید
زمانیکه سهم هر یک از این مراحل را در هزینه کلی تولید PLAآنالیز کنیم، تقریبا 50 % را میتوان برای سنتز LAدر نظر گرفت، شامل هزینه مواد اولیه .حدود 30% مربوط به سنتز لاکتاید از LA وتنها 20% هز هزینه کل مربوط به مرحله پلیمریزاسیون است.
سنتز LA بطور گسترده در منابع آکادمیک مورد مطالعه قرار گرفته است که هزینه و مقدار زیاد محصولات تخمیری روش صنعتی در حال حاضر، گلوگاه اصلی است. مطالعات اخیر تلاشهای و مزایای تولید کاتالیستی و تخمیری LA را جمع بندی کرده است .
ROP، لاکتاید نیز به بصورت گسترده در مقالات گزارش شده است، از طرفی گزارش منابع در سنتز لاکتاید نادر و کمیاب بوده و اغلب بصورت پتنت است.
هوشیار حیدری
منبع: onlinepolymer.com-آنلاین پلیمر
کپی از این مطلب با ذکر منبع بلامانع است.
