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Ácido polilactico. PLA.

Ácido polilactico. PLA.

El poli (ácido láctico) o el ácido poliláctico o polilactida ( PLA ) es un poliéster alifático termoplástico biodegradable y bioactivo derivado de recursos renovables , como el almidón de maíz  o el almidón. En 2010, el PLA tuvo el segundo mayor volumen de consumo de cualquier bioplástico del mundo.

Producción

Dos rutas principales al PLA.

Los productores tienen varias rutas industriales para PLA utilizable (es decir, de alto peso molecular). Se utilizan dos monómeros principales: el ácido láctico y el diéster cíclico, la lactida .  La reacción catalizada por metal tiende a causar la racemización del PLA, reduciendo su estereorregularidad en comparación con el material de partida (generalmente almidón de maíz).
Otra ruta a PLA es la condensación directa de monómeros de ácido láctico. Este proceso debe realizarse a menos de 200 ° C; Por encima de esa temperatura, se genera el monómero de lactida favorecido entrópicamente. Esta reacción genera un equivalente de agua para cada etapa de condensación ( esterificación ). La reacción de condensación es reversible y está sujeta a equilibrio, por lo que se requiere la eliminación del agua para generar especies de alto peso molecular. Eliminación de agua mediante la aplicación de un vacío o por destilación azeotrópica. Es requerido para conducir la reacción hacia la policondensación. Otro método ideado es poner en contacto el ácido láctico con una zeolita. Esta reacción de condensación es un proceso de un solo paso, y se ejecuta a una temperatura más baja de 100 ° C.

Propiedades de los materiales

Propiedades químicas
Debido a la naturaleza quiral del ácido láctico, existen varias formas distintas de polilactida: la poli- L -lactida ( PLLA ) es el producto resultante de la polimerización de L , L- lactida (también conocida como L- láctida). El PLA es soluble en solventes clorados, benceno caliente , tetrahidrofurano y dioxano . [10]

Propiedades físicas y mecánicas
Los polímeros de PLA varían desde polímeros vítreos amorfos a polímeros semicristalinos y altamente cristalinos con una transición vítrea de 60 o C y puntos de fusión de 130-180 o C.  PLA tiene una temperatura de transición vítrea de 60–65 ° C , una fusión temperatura 173-178 ° C y un módulo de tracción 2.7-16 GPa. El PLA resistente al calor puede soportar temperaturas de 110 ° C.  Las propiedades mecánicas básicas del PLA están entre las de poliestireno y PET. La temperatura de fusión de PLLA se puede aumentar en 40–50 ° C y su temperatura de deflexión térmica se puede aumentar de aproximadamente 60 ° C a 190 ° C mezclando físicamente el polímero con PDLA (poli- D- lactida). PDLA y PLLA forman un estereocomplejo altamente regular con mayor cristalinidad. La estabilidad de la temperatura se maximiza cuando se utiliza una mezcla 1: 1, pero incluso a concentraciones más bajas del 3 al 10% de PDLA, todavía hay una mejora sustancial. En el último caso, PDLA actúa como un agente de nucleación , aumentando así la velocidad de cristalización. La biodegradación de PDLA es más lenta que para PLA debido a la mayor cristalinidad de PDLA. El módulo de flexión del PLA es más alto que el poliestireno y el PLA tiene una buena capacidad de sellado al calor.

El PLA tiene propiedades mecánicas similares al polímero PETE , pero tiene una temperatura máxima de uso continuo significativamente más baja. Con alta energía superficial, el PLA tiene una fácil capacidad de impresión, lo que lo hace ampliamente utilizado en la impresión 3D. La resistencia a la tracción para el PLA impreso en 3D se determinó previamente.

También hay poli ( L -lactide- co – D , L -lactide) (PLDLLA): se usan como andamios de PLDLLA / TCP para la ingeniería ósea.

Soldadura con disolvente
El PLA se puede soldar con solvente usando diclorometano .

Aplicaciones

PLA se utiliza como material de alimentación en impresoras 3D de fabricación de filamentos fusionados de escritorio (por ejemplo, RepRap ). Los sólidos impresos con PLA se pueden encapsular en materiales de moldeo tipo yeso, luego se queman en un horno, de modo que el vacío resultante se pueda rellenar con metal fundido. Esto se conoce como «casting PLA perdido», un tipo de casting de inversión.
Al ser capaz de degradarse en ácido láctico inocuo, el PLA se utiliza como implantes médicos en forma de anclajes, tornillos, placas, pasadores, varillas y como malla. Según el tipo exacto utilizado, se descompone dentro del cuerpo dentro de 6 meses a 2 años. Esta degradación gradual es deseable para una estructura de soporte, ya que transfiere gradualmente la carga al cuerpo (por ejemplo, el hueso) a medida que la zona se recupera. Las características de resistencia de los implantes de PLA y PLLA están bien documentadas.
El PLA también se puede utilizar como material de embalaje descomponible, ya sea moldeado, moldeado por inyección o hilado.  Se han hecho tazas y bolsas con este material. En forma de película, se encoge al calentarse, lo que permite que se utilice en túneles de retracción . Es útil para producir envases de relleno suelto, bolsas de compost, envases de alimentos y vajillas desechables. En la forma de fibras y telas no tejidas , el PLA también tiene muchos usos potenciales, por ejemplo, tapicería , prendas desechables, toldos , productos de higiene femenina y pañales . Gracias a su biocompatibilidad y biodegradabilidad, PLA también ha encontrado un gran interés como un andamio polimérico para fines de administración de fármacos.

Un estereocomplejo de PDLA y PLLA tiene temperaturas de transición vítrea más altas, lo que le confiere una mayor resistencia mecánica. Tiene una amplia gama de aplicaciones, como camisas tejidas (planchabilidad), bandejas aptas para microondas, aplicaciones de llenado en caliente e incluso plásticos de ingeniería (en este caso, el estereocomplejo se mezcla con un polímero similar al caucho, como el ABS). Estas mezclas también tienen una buena estabilidad de forma y transparencia visual, lo que las hace útiles para aplicaciones de envasado de gama baja. El ácido poli-L-láctico puro (PLLA), por otro lado, es el ingrediente principal en Sculptra, un potenciador del volumen facial de larga duración, utilizado principalmente para la lipoatrofia de las mejillas. El progreso en la biotecnología ha resultado en el desarrollo de la producción comercial de la forma del enantiómero D, algo que no fue posible hasta hace poco.

 

Reciclaje

PLA tiene el código de identificación de resina SPI 7

Actualmente, el código de identificación de resina SPI 7 («otros») es aplicable para PLA. En Bélgica, Galactic comenzó la primera unidad piloto para reciclar químicamente PLA (Loopla). A diferencia del reciclaje mecánico, el material de desecho puede contener diversos contaminantes. El ácido poliláctico se puede reciclar a monómero por despolimerización térmica o hidrólisis. Cuando se purifica, el monómero se puede usar para la fabricación de PLA virgen sin pérdida de propiedades originales.

 

Degradación

Amycolatopsis y Saccharotrix pueden degradar el PLA. Una proteasa purificada de Amycolatopsis sp., PLA depolimerasa , también puede degradar el PLA. Las enzimas como la pronasa y la proteinasa K más efectivadel álbum Tritirachium degradan el PLA.

Las espumas de PLA puro se someten a hidrólisis selectiva cuando se colocan en un entorno del medio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM) suplementado con suero bovino fetal (FBS) (una solución que imita el fluido corporal). Después de 30 días de inmersión en DMEM + FBS, un andamio de PLLA perdió aproximadamente el 20% de su peso.

 

Fuente: Wikipedia

 

 

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