1.1. วิธีการสังเคราะห์
โดยทั่วไป การเตรียมกรดพอลิแลกติก (PLA) จะถูกสังเคราะห์จากกรดแลคติกเป็นวัตถุดิบ ในปัจจุบัน มีวิธีการสังเคราะห์หลายวิธี ยิ่งเป็นผู้ใหญ่มากขึ้นคือวิธีการควบแน่นโดยตรงของกรดแลคติก และอีกวิธีหนึ่งคือการสังเคราะห์แลคไทด์จากกรดแลคติกก่อน จากนั้นจึงทำโพลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวนภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังมีวิธีการพอลิเมอไรเซชันแบบโซลิดเฟส
1. วิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงของกรดแลคติก
วิธีการโพลีเมอไรเซชันโดยตรงได้รับการศึกษาตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 1930 และ 1940 แต่เนื่องจากเทคโนโลยีหลักที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดน้ำในปฏิกิริยายังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างดี น้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์จึงต่ำ (ทั้งหมดต่ำกว่า 4000) มีความแข็งแรงต่ำมาก ง่ายต่อการย่อยสลายไม่มีการปฏิบัติจริง
Japan Showa Polymer Co., Ltd. ใช้วิธีการให้ความร้อนกรดแลคติกอย่างช้าๆ ในก๊าซเฉื่อยและคลายการบีบอัดอย่างช้าๆ เพื่อให้กรดแลคติกถูกคายน้ำและควบแน่นโดยตรง และสารตั้งต้นจะควบแน่นต่อไปที่อุณหภูมิ 220~260 องศาเซลเซียส และ 133 Pa ถึง รับน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 4000 กรดโพลิแลกติก อย่างไรก็ตาม เวลาปฏิกิริยาของวิธีนี้จะนาน และผลิตภัณฑ์จะแก่ สลายตัว เปลี่ยนสี และไม่สม่ำเสมอที่อุณหภูมิสูงในระยะต่อไป บริษัท Mitsui Press Chemical ของญี่ปุ่นใช้วิธีการแก้ปัญหาโพลิเมอไรเซชันเพื่อทำปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันกรดแลคติกโดยตรงเพื่อให้ได้กรดโพลิแลกติก
คุณสมบัติหลักของวิธีการโดยตรงคือกรดโพลิแลกติกสังเคราะห์ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นเมื่อปฏิกิริยาพอลิคอนเดนเซชันดำเนินไปในระดับหนึ่ง ระบบจะปรากฏในสภาวะสมดุล จำเป็นต้องให้ความร้อนและอัดแรงดันเพื่อทำลายสมดุลของปฏิกิริยา และสภาวะของปฏิกิริยาค่อนข้างรุนแรง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยนวัตกรรมและการปรับปรุงเทคโนโลยี วิธีการพอลิเมอไรเซชันโดยตรงมีความคืบหน้า และควรนำไปใช้กับการผลิตภาคอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ในอนาคตอันใกล้เนื่องจากเทคโนโลยียังคงเติบโตเต็มที่
2. วิธีการเปิดโพลีเมอไรเซชัน
โพลีเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวนเป็นวิธีการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิจัยของดูปองท์ได้รับกรดโพลิแลกติกที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยการพอลิเมอไรเซชันแบบวงแหวน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา งานวิจัยต่างประเทศเกี่ยวกับการสังเคราะห์กรดพอลิแลกติกได้เน้นไปที่การโพลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวนของแลคไทด์เป็นหลัก
ผลิตภัณฑ์ชุดกรด polylactic ที่ผลิตโดย Boehringer Zngelhelm ในเยอรมนีด้วยวิธีนี้จะปรากฏในตลาดภายใต้ชื่อทางการค้า กรดโพลิแลกติกที่ผลิตโดยคาร์กิลล์ในสหรัฐอเมริกานั้นถูกแปรรูปโดยการเป่าด้วยความร้อนและการเชื่อมแบบปั่นเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ไม่ทอทางการแพทย์ และในประเทศของฉันมีบริษัทเพียงไม่กี่แห่งที่สามารถสังเคราะห์กรดพอลิแลกติกพอลิเมอร์ได้ เช่น สถาบันวิจัยพอลิเมอร์ของมหาวิทยาลัยซุนยัดเซ็น โพลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงแหวนส่วนใหญ่ใช้สแตนโนสอ็อกโตเอตเป็นตัวเริ่มต้น น้ำหนักโมเลกุลสามารถเข้าถึงหนึ่งล้าน ความแข็งแรงเชิงกลสูง และพอลิเมอไรเซชันและการแยกจะดำเนินการในสองขั้นตอน:
3. วิธีการพอลิเมอไรเซชันแบบโซลิดสเตต
วิธีนี้ได้มาจากการทำโพลิเมอไรเซชันเรซินที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่ได้จากการทำโพลิเมอไรเซชันโดยตรงภายใต้สภาวะของแรงดันที่ลดลงและสุญญากาศและอุณหภูมิระหว่าง Tg-Tm เพื่อเพิ่มระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันและเพิ่มน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุและความสามารถในการแปรรูป .
4. นำวัสดุ
เปลือกพืชเช่นข้าวโพดถูกบดขยี้เพื่อสกัดแป้งซึ่งจะทำเป็นกลูโคสที่ไม่ผ่านการขัดสี ตอนนี้เทคโนโลยีชั้นสูงจำนวนมากได้เอาชนะกระบวนการบดและสกัดวัตถุดิบโดยตรงจากพืชผลจำนวนมาก
5. การหมัก
กลูโคสถูกหมักในลักษณะที่คล้ายกับการผลิตเบียร์หรือแอลกอฮอล์ ซึ่งจะกลายเป็นกรดแลคติกที่คล้ายกับอาหารที่เติมเพื่อใช้ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อของมนุษย์
6. ผลิตภัณฑ์ระดับกลาง
กรดแลคติกโมโนเมอร์จะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง - กรดแลคติกที่ลดน้ำ คือแลคไทด์ โดยกระบวนการความเข้มข้นพิเศษ
7. การรวม
หลังจากที่แลคไทด์โมโนเมอร์ถูกทำให้บริสุทธิ์ด้วยสุญญากาศ กระบวนการละลายที่ปราศจากตัวทำละลายถูกใช้เพื่อทำให้การดำเนินการเปิดวงแหวนสมบูรณ์เพื่อทำให้โมโนเมอร์เกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์
8. การดัดแปลงโพลีเมอร์
เนื่องจากความแตกต่างของน้ำหนักโมเลกุลและความเป็นผลึกของพอลิเมอร์ คุณสมบัติของวัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก ดังนั้น PLA จึงมีการปรับเปลี่ยนให้แตกต่างกันสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน