PLA | Acido Poliláctico - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Tenemos PLA de alta resistencia que poseen suficiente resistencia

El PLA tiene una cristalinidad de alrededor del 37%, una temperatura de transición vítrea entre 60-65ºC, una temperatura de fusión entre 173-178ºC y un módulo de elasticidad entre 2,7 GPa. Sin embargo, el PLA resistente al calor pueden soportar temperaturas de 90ºC y se degrada rápidamente por encima de esta temperatura en condiciones de alta humedad. El PLA tiene propiedades mecánicas similares al PET, pero tiene una temperatura máxima de uso continuo significativamente más bajos. Debido a la baja temperatura del ablandamiento de Vicat. El ácido poliláctico se puede procesar, como la mayoría de los termoplásticos, en fibra (por ejemplo, usando el proceso convencional de hilatura por fusión) y en película. La temperatura de fusión del PLA se puede aumentar 40-50ºC y la temperatura de deflexión al calor puede incrementarse en aproximadamente 60ºC hasta 190ºC por mezclado físico del polímero con PDLA (poliácido-D-láctico). La resina de copolímero de etileno puede reducir los puntos débiles del PLA en términos de resistencia al impacto, flexibilidad y estabilidad de la masa fundida, aumentando la vida útil del embalaje, especialmente los rígidos termoformados o moldeados por inyección, sin comprometer las características. de compostabilidad: en particular, permite obtener una mayor transparencia en comparación con los aditivos que tienen funciones similares. Las dosis recomendadas varían de 1 a 5% dependiendo de la aplicación específica.

Las propiedades físicas dependen de características moleculares como el grosor de los cristalitos, el grado de cristalinidad, el tamaño de las esferulitas, la morfología y la orientación de las cadenas. Las propiedades mecánicas, por otro lado, pueden variar de las de un polímero amorfo a las de un polímero semicristalino y generalmente son intermedias entre esas características del PET y las del poliestireno (PS). En las pruebas de flujo en espiral, las resinas MBS fluyen a la misma distancia que el policarbonato a temperaturas significativamente más bajas. Esto conduce a una mayor productividad, menor consumo de energía y menos estrés moldeado. Es un material que puede imprimirse sin tratamiento superficial. En cuanto a las propiedades del material, es posible observar que desde un punto de vista reológico el fundido tiene una elasticidad menor que la de las poliolefinas tradicionales.

Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el polipropileno (PP) o el poliestireno (PS), PLA es bastante transparente, tiene alto brillo y baja opacidad. Las propiedades ópticas del PLA son sensible a los aditivos añadidos y a los efectos del procesamiento. Las películas y contenedores rígidos y termoformados son aplicaciones de alto volumen.

El PLA, a diferencia del PET, no es adecuado para contener líquidos calientes. La baja temperatura de reblandecimiento del PLA también crea problemas para el almacenamiento de productos y en la producción de aplicaciones para industria del automóvil. Presenta una termosoldabilidad a temperaturas inferiores a las de las poliolefinas y una alta transparencia. Es resistente a los productos acuosos y a las grasas, y además.

Dado que PLA encuentra muchas aplicaciones en el sector del embalaje, sus propiedades de barrera se han estudiado a fondo. Aunque este material tiene buenas propiedades de barrera contra moléculas grandes, esto es importante para preservando el aroma y el sabor de los productos alimenticios, no tiene un rendimiento similar con moléculas de gas más pequeñas. De hecho, el PLA puede clasificarse como un polímero de barrera media en relación con el oxígeno y como una barrera reducida al vapor de agua. La permeabilidad al oxígeno de PLA es mayor que el de PET, PEN, PVOH y EVOH, pero menor que el de PP, PE y PS en las mismas condiciones de medición. Los procesos de recocido de alta Tc PLA determinan mejores propiedades de barrera al oxígeno que el PET amorfo. Sin embargo, los valores de permeabilidad al oxígeno del PLA son aún más bajos que los característicos del PET cuando ambos polímeros poseen un valor de cristalinidad comparable.

La materia prima para la síntesis de ácido láctico se produce por fermentación y síntesis química a partir de carbohidratos. El ácido láctico es el hidroxiácido más simple existente y tiene un átomo de carbono central asimétrico con dos configuraciones ópticamente activas, los isómeros L (+) y D (-). Es a través del proceso de fermentación. Es posible producir solo un PLA que consiste en el isómero L (+) que permite obtener un polímero cristalino, mientras que químicamente solo se obtiene la forma raceme5 que da lugar a un producto completamente amorfo. Básicamente el proceso que se utiliza para la síntesis de ácido láctico y se basa en la fermentación bacteriana de carbohidratos. Estos procesos de fermentación se pueden clasificar según el tipo de bacteria utilizada:

El método hetero-fermentativo, que produce menos de 1.8 moles de ácido láctico por mol de glucosa, con otros metabolitos en cantidades significativas, como ácido acético, etanol, glicerol, manitol y CO2

El método homo-fermentativo, que conduce a mayores rendimientos de ácido láctico y más bajos valores de subproductos y se utiliza principalmente en procesos industrial. El rendimiento en la conversión de glucosa a ácido láctico es más del 90%

La mayoría de los procesos de fermentación utilizan especies de lactobacilos que proporcionan altos rendimientos de ácido láctico.

Se pueden seguir dos formas para convertir el ácido láctico en polímero alto peso molecular: el primero que pasa a través de la lactida , se utiliza un proceso sin solventes y un método de destilación innovador (el producto que es obtiene es la polilactida), el segundo es la polimerización directa a través un proceso de policondensación, que produce ácido poliláctico, el ácido láctico se convierte directamente en PLA de alto peso molecular mediante un proceso basado en disolventes orgánicos con la eliminación azeotrópica del agua a través de destilaciónen ambos casos, es posible producir PLA.

El primer paso en el proceso es la extracción de almidón de la biomasa,  este típicamente se obtiene moliendo maíz; el almidón viene luego se convierte en azúcar por hidrólisis enzimática o ácida. Después de tener obtenido el azúcar, esto se fermenta a través de bacterias. La fermentación se puede llevar a cabo a través de un proceso continuo o discontinua. El ácido láctico debe separarse de la mezcla que es formado durante la fermentación y en la mayoría de los casos siendo purificado antes de ser polimerizado. Como ya se mencionó anteriormente, la síntesis de ácido láctico en PLA de alto peso molecular puede seguir diferentes procesos de polimerización. Un primer proceso consiste en la reacción de polimerización de la abertura del anillo de lactida, obtenida por despolimerización del ácido poliláctico policondendido de bajo peso molecular (Mw ~ 1,000-5,000). Este proceso es necesario porque la reacción de condensación dirigida por el polímero determina un producto vítreo, frágil y de bajo peso molecular que, en su mayor parte, no se puede utilizar para ningún tipo de aplicación. El peso molecular de este polímero es bajo debido a la fusión viscosa, a la presencia de agua, a las impurezas, a la baja concentración de grupos terminales reactivos y a la reacción de retroceso de equilibrio que favorece la formación de anillos con seis átomos de lactida.

El PLA es un polímero versátil que tiene muchas aplicaciones, incluyéndose en  la industria textil, en  la industria médica y sobretodo en la del empaquetado, envases como bandejas, botellas o bolsas flexibles, fabricados a partir de PLA. Adentro de la industria textil, son conocidas las aplicaciones del PLA para la creación de telas empleadas en la tapicería, la elaboración de trapos y la confección de toldos y cubiertas resistentes a la luz U.V. El PLA se ha convertido en un material muy importante en la industria médica, donde lleva funcionando más de 25 años. Por sus características el PLA se ha convertido en  un candidato ideal para implantes en los huesos o en los tejidos (cirugía ortopédica, facial, de pecho, abdomen). También hay poliácidos (L-láctico-co-D, L-láctico) (PLDLLA), usado como PLDLLA / TCP (andamios) para la ingeniería del hueso.