ترکیبات پایه پلی‌لاکتیک‌اسید PLA در کاربردهای خودرویی

30 مرداد 1401
gallery

پلی‌لاکتیک‌اسید یک پلی‌استر گرمانرم آلیفاتیک خطی است که می‌تواند به‌طور 100% طبیعی از منابع تجدیدپذیر استخراج شود. امروزه این پلیمر به‌طور گسترده در پزشکی، بسته‌بندی، نساجی، تولید ظروف پلاستیکی و قطعات خودرو... کاربرد دارد. این پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر هست. چنین فرآیندهایی محصولات کشاورزی و حتی پسماندهای آن‌ها را جایگزین نفت خام به‌عنوان ماده اولیه کرده است. این رخداد به آن معناست که زیست‌پایش می‌تواند از مقدار مواد شیمیایی و انرژی موردنیاز برای تولید پلاستیک‌ها بکاهد و پتانسیل‌هایی را برای کاهش قابل‌توجه مواد زائد از زباله‌ها فراهم آورد.
پلی‌لاکتیک‌اسید شباهت‌های زیادی به پلاستیک‌ دارد. این پلیمر گرمانرم، زیست‌تخریب‌پذیر و ترکیبی مشتق شده از منابع تجدید‌شدنی گیاهی ذرت و چغندرقند است. پلی‌لاکتیک‌اسید به خانواده پلی‌استرهای آلیفاتیک تعلق دارد که معمولاً از آلفاهیدروکسی اسیدها ساخته می‌شوند. پلی‌لاکتیک‌اسید یک گرمانرم با استحکام و مدول زیاد است که ماده اولیه آن از منابع تجدیدپذیر مانند سیب‌زمینی و ذرت تولید می‌شود. این پلیمر، به‌راحتی در دستگاه‌های پلاستیک استاندارد قالب‌گیری می‌شود. PLA از معدود پلیمرهایی است که می‌توان ساختار مولکولی آن را با نسبت ایزومرهای L و D کنترل کرد تا پلیمر بلوری یا بی‌شکل با وزن زیاد به دست آید. این پلیمر بدون نیاز به حضور کاتالیزور با آبکافت پیوندهای استری تجزیه می‌شود. سرعت تجزیه شدن آن به شکل و اندازه شیء پلیمری، نسبت ایزومر و دمای آبکافت بستگی دارد. 

null
ایزومرهای فضایی لاکتیک اسید

 

 افزایش آلودگی‌های محیط‌زیست در اثر استفاده بی‌رویه از پلاستیکهای سنتزی، افزایش قیمت نفت و فرآورده‌های پتروشیمی، گرم شدن زمین و آثار زیست‌محیطی آن، ازجمله عواملی است که باعث شده است طی سال‌های اخیر، استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به‌عنوان جایگزین پلیمرهای رایج حاصل از مشتقات نفتی، توجه همگان را به خود جلب کند. پلی‌لاکتیک‌اسید از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیری است که به دلیل سهولت تولید و خواص مکانیکی مطلوب، مطالعات گسترده‌ای روی آن انجام‌شده است. PLA پلی‌استر گرمانرم با زنجیر خطی است که از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شود. لاکتیک‌اسید به‌عنوان مونومر تشکیل‌دهنده PLA، از تخمیر مواد اولیه گیاهی ازجمله ذرت به دست می‌آید. PLA خواص مطلوبی مانند استحکام مکانیکی زیاد، شفافیت و بازدارندگی در برابر عبور پرتوهای بنفش برخوردار است. پلی‌لاکتیک به خوبی توانسته تا جایگزینی برای ترموپلاستیک‌های سنتی نفت محور باشد و این موضوع نیز ناشی از ترکیب خواصی ایده‌ال آن است. این ماده یکی از بهترین پلیمرهای زیستی بوده و دارای کاربردهای فراوانی هست که از آن جمله می‌توان به حوزه سلامتی و صنایع پزشکی، بسته بندی، تولید قطعات خودرو و سایر موارد اشاره کرد.
در این راستا Röchling تأمین‌کننده آلمانی قطعات خودرو، خانواده‌ بایو پلاستیک‌های مبتنی بر پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) را راه‌اندازی کرده است. این خانواده به‌منظور جایگزینی برای PP، ABS، PA6، PBT، PET و PC ارائه‌شده‌اند. در حال حاضر سه گرید استاندارد از ترکیبات BioBoom در دسترس‌اند. هرکدام حداقل 90% از مواد تجدیدپذیر مبتنی بر چغندر یا نیشکر بوده و می‌توانند برای کاربردهای بیش‌تر سفارشی‌سازی شوند.
به گفته‌ مدیرعامل کمپانی Dr Hanns-Peter Knaebel، این ترکیبات برای فضای داخلی، محفظه موتور و قسمت زیرین خودرو مناسب‌اند. همچنین هدف کمپانی را تبدیل‌شدن به تأمین‌کننده‌ پیشرو درزمینهٔ بایوپلاستیک‌ها و مواد بازیافتی تا پایان سال 2035 تعیین کردند. این شرکت اطلاعاتی جز PLA که به‌عنوان مؤلفه اصلی همراه با تالک، الیاف شیشه و الیاف طبیعی مورداستفاده قرار می‌گیرد، فاش نکرده است. در سال 2014 حق ثبت اختراع ترکیب PLA همراه با پلی‌استرهای آروماتیک که دارای مقاومت ضربه بالا، مقاومت در برابر خراش و اشعه ماوراءبنفش (UV) و دمای HDT بالاتر از 140 درجه سلسیوس بودند، به این شرکت اعطا شد.