Hintergrund
Polymilchsäure (PLA) ist ein biologisch zersetzbarer, thermoplastischer, aliphatischer Polyester, der in verschiedensten Anwendungen, wie Verpackungsmaterial oder biomedizinische Geräte, verwendet werden kann. In den letzten Jahren ist der Markt für Bioplastiken ständig gestiegen und es wird erwartet, dass er bis 2020 mit 20 25% weiter wächst. PLA wird aus direkter Kondensation von Milchsäure oder Ringöffnungs-Polymerisation (ROP) von Lactiden hergestellt. Allerdings ist die Reaktion selbst unter hohen Temperaturen sehr langsam. Demnach ist der zeitaufwändigste Schritt, die Präkondensation der Milchsäure in ein Präpolymer, das weiterverarbeitet werden kann. Weiterhin führt die Zuführung organischer oder anorganischer Säuren zur Beschleunigung des Reaktionsprozesses, zu unerwünschten Nebenreaktionen und somit der Verunreinigung des Produktes.
Technische Beschreibung
Die Entwicklung von Katalysatoren, welche die Polymerisation ohne unerwünschte Nebenreaktionen beschleunigen, sind von größtem Interesse. Wir bieten Oxoanionenmodifizierte Metalloxide als Katalysatoren an, welche die Präkondensation von Milchsäure beschleunigen. Hierbei vor Allem Zirkoniumsulfat-Tetrahydrat (ZrS2O8) welches bei 450-550°C kalziniert wurde. Ein zweiter positiver Effekt ist die fehlende Löslichkeit des Katalysators in der Reaktionsmasse, was die Trennung vereinfacht. Erste Experimente produzierten nahezu 100 mol% L-Milchsäure selbst bei hohem Umsatz und Katalysatorkonzentration.
Anwendungsmöglichkeiten
Chemische Industrie, Produktion alternativer Plastiken
A: TEM Bild des kalzinierten Zirkoniumsulfat-Tetrahydrat unter diffusionskontrollierter Imprägnierung und anschließender Filtration und Reinigung; B: SEM Abbildung ohne Filtration; C: EDX Spektrum des Katalysators gezeigt in A (TEM image by ZELMI, TU Berlin).
