폴리 락트산 (PLA)은 생의학, 포장 및 농업을 포함한 다양한 산업에서 상당한 관심을 얻은 잘 알려진 생분해 성 중합체입니다. 다른 형태 중에서, 폴리 -1- 락트산 (PLLA)은 높은 결정도, 우수한 기계적 특성 및 다른 PLA 폴리머에 비해 상대적으로 느린 분해 속도로 인해 눈에.니다. PLLA 공급 업체로서, PLLA가 생분해하는 데 걸리는 시간에 대한 문의를 종종받습니다. 이 블로그에서는 PLLA의 생분해 시간에 영향을 미치는 요인을 조사 하고이 과정에 대한 포괄적 인 이해를 제공 할 것입니다.
PLLA 이해
PLLA는 재생 가능한 자원, 전형적으로 젖산 단량체로부터 유래 된 반 결정 열가소성 폴리 에스테르이다. PLLA 생산에 사용되는 젖산은 옥수수 전분 또는 사탕 수수와 같은 탄수화물의 발효를 통해 얻을 수 있습니다. PLLA의 화학 구조는 L- 젖산의 반복 단위로 구성되며, 이는 고유 한 물리적 및 화학적 특성을 제공합니다.
PLLA의 높은 결정도는 주요 특성 중 하나입니다. 중합체의 결정질 영역은 비정질 영역에 비해 더 단단히 포장되며 더 정렬 된 구조를 갖는다. 이 결정도는 기계적 강도, 열 안정성 및 생분해 속도를 포함하여 많은 중합체의 특성에 영향을 미칩니다.
PLLA의 생분해에 영향을 미치는 요인
1. 환경 조건
PLLA가 배치되는 환경은 생분해에 중요한 역할을합니다. 생분해가 발생할 수있는 두 가지 유형의 환경이 있습니다 : 호기성 및 혐기성.
- 호기성 환경: 호기성 조건에서는 산소가 존재하며 박테리아 및 곰팡이와 같은 미생물은 PLLA를 분해 할 수 있습니다. 이들 미생물은 PLLA 중합체 사슬에서 에스테르 결합을 가수 분해 할 수있는 효소를 분비한다. 예를 들어, 산소가 풍부하고 다양한 미생물 공동체가있는 퇴비 시설에서 PLLA의 생분해가 비교적 빠를 수 있습니다. 퇴비 환경에서 PLLA의 생분해를위한 최적의 온도는 약 50-60 ° C입니다. 이러한 온도에서, 미생물의 활성은 높고, 중합체 사슬의 가수 분해가 가속화된다. 그러나 이상적인 호기성 퇴비 조건에서도 PLLA가 완전히 생분해하는 데 몇 달에서 몇 년이 걸릴 수 있습니다.
- 혐기성 환경: 매립지와 같은 혐기성 환경에서 산소 부족은 PLLA를 분해 할 수있는 미생물의 유형을 제한합니다. 혐기성 박테리아 가이 과정에서 주요 플레이어입니다. 혐기성 조건에서의 생분해는 일반적으로 호기성 조건보다 느립니다. 혐기성 생분해의 생성물에는 메탄, 이산화탄소 및 물이 포함됩니다. 매립지의 느린 분해 속도는 산소의 낮은 가용성, 상대적으로 저온 및 미생물의 중합체에 대한 제한된 접근 때문입니다. PLLA가 혐기성 매립 조건에서 생분해하는 데 몇 년에서 수십 년이 걸릴 수 있습니다.
2. 중합체 분자량
PLLA의 분자량은 생분해 속도에 중대한 영향을 미칩니다. 더 높은 분자량 PLLA 중합체는 더 긴 중합체 사슬을 가지며, 이는 미생물이 공격하기가 더 어렵다. 결과적으로, 높은 분자 - 중량 PLLA는 일반적으로 낮은 분자 - 중량 PLLA보다 더 느리게 생분해됩니다.
중합체가 생분해에 도움이되는 환경에 노출 될 때, 첫 번째 단계는 일반적으로 중합체 사슬에서 에스테르 결합의 가수 분해이다. 이 과정은 중합체의 분자량을 점차적으로 감소시킨다. 분자량이 특정 수준으로 감소되면, 중합체 단편은 미생물에 더 접근 할 수있게되며, 생분해 과정은 가속화된다.
3. 결정도의 정도
앞에서 언급했듯이 PLLA는 결정질 및 비정질 영역을 모두 가지고 있습니다. 비정질 영역은 물과 효소에 더 쉽게 접근 할 수 있으므로 결정 영역보다 더 빨리 생분해됩니다. PLLA의 결정도의 정도는 제조 공정 동안 영향을받을 수 있습니다. 예를 들어, PLLA 생산 중 느린 냉각은 더 높은 결정도를 유발하여 생분해 속도가 느려질 수 있습니다.
결정질 영역은 물리적 장벽으로 작용하여 물과 효소가 중합체 매트릭스를 관통하는 것을 방지합니다. 생분해가 진행됨에 따라, 비정질 영역은 점차 분해되고, 중합체는 더 다공성이된다. 이 증가 된 다공성은 물과 효소가 중합체로 더 깊이 침투하여 결국 결정 영역의 분해를 초래할 수있게한다.
4. 첨가제 및 블렌드
PLLA에 다른 폴리머 또는 첨가제를 첨가하면 생분해 속도에도 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, PTMC] (생물 물질 - 중합체 - 및 - 단량체/ptmc.html), [dlla] (생물 물질 - 중합체 - 및 - 단량체/dlla.html)와 같은 다른 생분해 성 폴리머와 PLLA를 블렌딩합니다. 결과 재료의 특성.
일부 첨가제는 가소제 역할을 할 수 있으며, 이는 중합체의 유연성을 증가시키고 생분해에 더 취약하게 할 수 있습니다. 한편, 일부 첨가제는 보호 효과를 가질 수 있으며, 중합체 사슬에 물과 효소의 접근이 줄어들어 생분해 과정을 늦추었다.
예상 생분해 시간
PLLA의 생분해에 영향을 미치는 요인의 복잡성을 고려할 때, 완전한 생분해를위한 정확한 시간을 제공하기가 어렵다. 그러나 다양한 시나리오를 기반으로 몇 가지 일반적인 추정치를 제공 할 수 있습니다.
- 퇴비 조건에서: 최적의 퇴비 조건 (50-60 ° C, 충분한 산소 및 풍부한 미생물 커뮤니티) 하에서, 저 분자 - 중량 PLLA (약 10,000-50,000 g/mol의 분자량)는 3-6 개월 이내에 생분해 될 수 있습니다. 고 분자 - 중량 PLLA (100,000 g/mol 이상의 분자량)는 완전히 생분해되기까지 6 개월에서 2 년이 걸릴 수 있습니다.
- 토양에서: 퇴비화 시설에 비해 온도 및 미생물 활동이 낮은 자연 토양 환경에서는 PLLA의 생분해가 느려집니다. 낮은 분자 - 중량 PLLA는 생분해하는 데 1-2 년이 걸릴 수 있지만, 높은 분자 - 중량 PLLA는 2-5 년 이상이 걸릴 수 있습니다.
- 매립지에서: 혐기성 매립 조건에서 PLLA의 생분해는 매우 느립니다. 산소 부족, 저온 및 제한된 미생물 활동으로 인해 PLLA가 완전히 생분해되는 데 10-10 년이 걸릴 수 있습니다.
다른 산업에 대한 시사점
PLLA의 생분해 시간은 다양한 산업에 중요한 영향을 미칩니다.
- 생의학 산업: 생의학 분야에서 PLLA는 봉합사, 뼈 고정 장치 및 약물 전달 시스템과 같은 응용 분야에서 사용됩니다. PLLA의 느리고 제어 된 생분해는 이들 응용 분야에서 유리하다. 예를 들어, 뼈 고정 장치에서 장치는 특정 기간 동안 기계적 강도를 유지하여 치유 과정을 지원 한 다음 시간이 지남에 따라 점차적으로 저하되어야합니다. 분자량 및 결정도의 정도와 같은 인자를 통해 생분해 속도를 제어하는 능력은 특정 분해 프로파일을 갖는 장치의 설계를 가능하게한다.
- 포장 산업: 포장 산업에서 PLLA의 생분해 성은 매력적인 기능입니다. 그러나, 다른 생분해 성 중합체와 비교하여 비교적 긴 생분해 시간은 한계 일 수있다. 단일 포장의 경우 소비자는 더 빠른 저하율을 기대할 수 있습니다. 따라서 업계는 기계적 특성을 희생하지 않고 생분해를 가속화하기 위해 PLLA를 수정하는 방법을 지속적으로 탐구하고 있습니다.
- 농업 산업: 농업에서 PLLA는 멀치 필름과 같은 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. PLLA의 느린 생분해는 작물에 대한 장기적 보호를 제공 할 수 있습니다. 그러나, 중합체가 유해한 잔류 물을 남기지 않고 결국 토양에서 분해되도록하는 것이 중요하다.
결론
PLLA 공급 업체로서 PLLA의 생분해 시간을 이해하는 것은 고객에게 올바른 제품을 제공하는 데 중요합니다. PLLA의 생분해는 환경 조건, 중합체 분자량, 결정도의 정도 및 첨가제 또는 블렌드의 존재에 의해 영향을받는 복잡한 과정이다. PLLA가 생분해하는 데 정확한 시간을주기는 어렵지만 특정 상황에 따라 몇 달에서 수십 년까지 범위가 될 수 있다고 추정 할 수 있습니다.
특정 응용 프로그램에 PLLA를 사용하는 데 관심이 있고 생분해 특성 또는 기타 속성에 대해 자세히 알아 보려면 조달 토론을 위해 저희에게 연락하는 것이 좋습니다. 올바른 결정을 내릴 수 있도록 자세한 정보와 샘플을 제공 할 수 있습니다.
참조
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