Polylactid

Polylactide, die auch Polymilchsäuren (kurz PLA, vom englischen Wort polylactic acid) genannt werden, sind durch Wärmezufuhr verformbare Kunststoffe (siehe dazu Thermoplaste). Sie sind aus vielen, chemisch aneinander gebundenen Milchsäuremoleküle aufgebaut, gehören also zu den Polymeren. Polylactid-Kunststoffe sind biokompatibel.

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Eigenschaften

Polylactide zählt man zu den Polyhydroxysäuren. Diese aufgrund des asymmetrischen Kohlenstoffatoms optisch aktiven Polymere treten in der Form von D- oder als L-Lactide auf.

Die Eigenschaften der Polylactide hängen vor allem von der Molekülmasse, dem Kristallinitätsgrad und gegebenenfalls dem Anteil von Copolymeren ab. Eine höhere Molekülmasse steigert die Glasübergangs- sowie die Schmelztemperatur, die Zugfestigkeit sowie den E-Modul und senkt die Bruchdehnung. Aufgrund der Methylgruppe verhält sich das Material wasserabweisend (hydrophob), wodurch die Wasseraufnahme und somit auch die Hydrolyserate der Hauptbindung gesenkt wird. Weiterhin sind Polylactide in vielen organischen Lösungsmitteln löslich (z. B. Dichlormethan -> durch Ethanol fällt es wieder aus, Trichlormethan). Zur Verarbeitung können sie auch faserverstärkt werden.

Synthese

Polylactide sind vor allem durch die ionische Polymerisation von Lactid, einem ringförmigen Zusammenschluss von zwei Milchsäuremolekülen, zugänglich. Bei Temperaturen zwischen 140 und 180 °C sowie der Einwirkung katalytischer Zinnverbindungen (z. B. Zinnoxid) findet eine Ringöffnungspolymerisation statt. So werden Kunststoffe mit einer hohen Molekülmasse und Festigkeit erzeugt. Lactid selbst lässt sich durch Vergärung von Melasse oder durch Fermentation von Glukose mit Hilfe verschiedener Bakterien herstellen.

Darüber hinaus können hochmolekulare und reine Polylactide mit Hilfe der so genannten Polykondensation direkt aus Milchsäure erzeugt werden. In der industriellen Produktion ist allerdings die Entsorgung des Lösungsmittels problematisch.

Verwendung

Ihr größtes Anwendungsgebiet finden Polylactide in der Verpackungsindustrie, da ihre plastischen Eigenschaften sehr denen von Polyethylenterephthalat (PET) ähneln. Da PLA höhere Herstellungskosten hat als vergleichsweise PET, wird dafür von gemeinnützigen Verbänden (vor allem aus dem Landwirtschafts- und Umweltssektor) geworben, da es eine ebenso positive Eigenschaft dieses Stoffes ist, dass er von sehr guter Biodegradabilität zeugt, was heißt, dass er sehr schnell von der Natur abgebaut werden kann.

Interessanter als die Anwendung im Verpackungsbereich dürfte die medizinische Anwendung sein. So werden aus PLA Implantate oder Wirkstoffträger hergestellt, die im menschlichen Körper abgebaut werden. Eine Knochenplatte und/oder eine Schraube aus PLA wird im Körper mit fortschreitender Heilung z. B. eines Knochenbruchs abgebaut, muss also nicht mehr in einer Zweitoperation entfernt werden. Die Resorptionsdauer kann durch das Mischungsverhältnis aus L- und D-Anteilen sowie der Kettenlänge des eingesetzten Polymers eingestellt werden. Geschäumte Körper aus PLA mit eingelagerten Wirkstoffen können diese lokal in einer definierten Zeit frei setzen.

Siehe Auch

Biokunststoff