1.3. Polyme phân hủy sinh học
1.3.2. Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của PLA
PLA có công thức phân tử là (C3H4O2)n, là một loại polyme nhiệt dẻo bán tinh thể, dạng hạt, màu trắng đục, giòn và rắn. PLA có nhiều tính chất tốt như dễ gia công, có khả năng tương thích sinh học tốt và có khả năng phân hủy sinh học.
PLA có nhiệt độ thủy tinh hóa tương đối thấp (~60°C) và có nhiệt độ nóng chảy khoảng 175-180°C. Khối lượng riêng của PLA là 1,25g/cm3. Tốc độ phân hủy, tính chất vật lý và cơ học của PLA thay đổi trong khoảng rộng và phụ thuộc vào khối lượng phân tử, thành phần và cấu trúc kết tinh của PLA.
Độ tan của PLA phụ thuộc rất lớn vào khối lượng phân tử, độ kết tinh và sự có mặt của các co-monome có trong polyme. Các dung môi hòa tan PLA là các dung môi clorua hay florua hữu cơ, dioxan, furan. Ngoài ra còn một số dung môi khác như acetone, pyridin, etyl lactat, tetrahydrofuran, dimetylsulfoxit.
Hình 1.10 Công thức cấu tạo của polylactic axit
Sự có mặt của nhóm CH3 trong mạch PLA tạo ra hiệu ứng không gian, cản trở sự tấn công vào vị trí của nguyên tử C trong mạch chính. Do vậy khả năng tham gia phản ứng thủy phân của PLA bị hạn chế và thời gian thủy phân của PLA lớn hơn so với các polyeste khác.
1.3.2.2. Ứng dụng của PLA
PLA được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm:
Trong kỹ thuật mô và dẫn truyền thuốc: các polyme sinh học được chế tạo nhằm thay thế các mô sống hoặc sử dụng trong cấy ghép nội tạng. Các polyme này phải đáp ứng được các điều kiện như: có độ tương thích sinh học cao, độc tính thấp, có khả năng phân hủy sinh học, có độ xốp, cơ tính và kích thước phù hợp.
Một số loại PLA biến tính được sử dụng như PLA/ polyglycolic axit và copolyme poly(lactic axit -co-glycolic axit ) được thử nghiệm thành công trong việc tái tạo các loại mô ở nhiều cơ quan khác nhau như: bàng quang, sụn, gan, xương và van tim cơ học [37]. Trong kỹ thuật dẫn truyền thuốc, PLA được biến tính thành nhiều dạng bào chế khác nhau như bột viên, viên nang siêu nhỏ, vi hạt hay hạt nano để có thể dễ dàng thẩm thấu qua màng tế bào, cải thiện khả năng dẫn truyền. Ngoài ra, PLA còn được biến tính để ứng dụng trong cấy ghép hay chế tạo các thiết bị y tế như thanh định hình, ghim, đinh vít, chỉ tự tiêu [38] hay ứng dụng trong phương pháp điều trị da như teo mỡ, sẹo trên khuôn mặt…
Trong lĩnh vực bao bì và đóng gói: PLA biến tính được ứng dụng nhiều trong việc sản xuất màng mỏng để đóng gói thực phẩm, làm khay hộp đựng thức ăn, túi xách dùng trong siêu thị hoặc các vật gia dụng như ly, muỗng, đĩa…
Trong lĩnh vực điện tử: có nhiều công ty về điện tử đã biến tính PLA để sản xuất các sản phẩm điện tử như: Mitsubishi Plastic ứng dụng PLA làm vỏ máy nghe nhạc, Fujitsu sử dụng làm hệ thống khung của máy tính xách tay FMV- BIBLO NB80K [39] và Samsung sử dụng PLA/Polycarbonate bisphenol A để sản xuất vỏ điện thoại, máy tính…[40].
Trong lĩnh vực ô tô vận tải: các hãng vận tải lớn, nổi tiếng đều đã có những nghiên cứu và ứng dụng PLA trong việc sản xuất các bộ phận trên xe ô tô.
Cụ thể, Toyota đã ứng dụng composite nền PLA để sản xuất lốp xe dự phòng trong dòng sản phẩm Raum và Prius từ năm 2003. Ford và Mitsubishi cũng đã ứng dụng composite nền PLA để chế tạo hệ thống vòm và tấm thảm trải xe cho các dòng sản phẩm của công ty [41].
NG PLA
Vải sợi PLA
Thuốc nano Vật dụng và VL công nhiệp
ao thưc phẩm
Hình 1.11. Một số ứng dụng của PLA
Trong nông, lâm nghiệp: trong nông nghiệp, hỗn hợp blend của PLA, chất phụ gia và một số polyme phân hủy sinh học khác thường được sử dụng làm màng hom ươm cây, màng phủ, màng che giúp tăng tốc độ chín của quả, bảo tồn độ ẩm và phân bón. Ngoài ra, PLA biến tính cũng được dùng để làm chậu cây, dây buộc và một số vật dụng khác.
PLA đang là đối tượng được quan tâm và phát triển nhiều nhất trên thế giới bởi nó dễ dàng được gia công trong các thiết bị gia công chất dẻo thông thường và cũng dễ dàng phân hủy theo con đường sinh học, thích hợp để chế tạo ra bao bì, màng gói thực phẩm, và các sản phẩm sử dụng một lần.