Co to jest materiał PLA?

Co to jest materiał PLA?

Kwas polimlekowy, znany również jako PLA, jest termoplastycznym monomerem pochodzącym z odnawialnych, organicznych źródeł, takich jak skrobia kukurydziana czy trzcina cukrowa.Wykorzystanie zasobów biomasy sprawia, że ​​produkcja PLA różni się od większości tworzyw sztucznych, które są wytwarzane przy użyciu paliw kopalnych poprzez destylację i polimeryzację ropy naftowej.

Pomimo różnic w surowcach, PLA można wytwarzać przy użyciu tego samego sprzętu, co tworzywa petrochemiczne, dzięki czemu procesy produkcyjne PLA są stosunkowo opłacalne.PLA jest drugim najczęściej produkowanym bioplastikiem (po skrobi termoplastycznej) i ma podobne właściwości do polipropylenu (PP), polietylenu (PE) czy polistyrenu (PS), a także jest biodegradowalny.

Instytut Materiałów Biodegradowalnych podał, że materiały PLA mają dobre perspektywy aplikacyjne w dziedzinie opakowań, ale nie są doskonałe pod względem wytrzymałości, odporności na ciepło, właściwości antybakteryjnych i barierowych.W przypadku zastosowania do opakowań transportowych, opakowań antybakteryjnych i opakowań inteligentnych o wysokich wymaganiach dotyczących tych właściwości, należy je dalej ulepszać.A co z zastosowaniem PLA w dziedzinie opakowań?Jakie są zalety i ograniczenia?

Te wady PLA można skorygować poprzez kopolimeryzację, mieszanie, plastyfikację i inne modyfikacje.Zakładając zachowanie przezroczystych i degradowalnych zalet PLA, może jeszcze bardziej poprawić degradowalność, wytrzymałość, odporność na ciepło, barierę, przewodność i inne właściwości PLA, obniżyć koszty produkcji i sprawić, że będzie szerzej stosowany w opakowaniach.
Ta wiadomość przedstawia postęp badań nad modyfikacją PLA stosowaną w dziedzinie opakowań
1. Degradowalność

Sam PLA jest stosunkowo stabilny w temperaturze pokojowej, ale łatwo ulega szybkiemu rozkładowi w środowisku o lekko wysokiej temperaturze, środowisku kwasowo-zasadowym lub środowisku mikrobiologicznym.Czynniki wpływające na degradację PLA obejmują masę cząsteczkową, stan krystaliczny, mikrostrukturę, temperaturę i wilgotność otoczenia, wartość pH, czas naświetlania i mikroorganizmy środowiskowe.

Po nałożeniu na opakowanie cykl degradacji PLA nie jest łatwy do kontrolowania.Na przykład, ze względu na swoją zdolność do degradacji, pojemniki PLA są najczęściej używane do pakowania żywności na półkach krótkoterminowych.Dlatego konieczne jest kontrolowanie szybkości degradacji poprzez domieszkowanie lub mieszanie innych materiałów w PLA zgodnie z takimi czynnikami, jak środowisko obiegu produktu i okres przydatności do spożycia, aby zapewnić, że zapakowane produkty mogą być bezpiecznie chronione w okresie ważności i degradowane w czas po opuszczeniu.

2. Wydajność bariery

Bariera to zdolność do blokowania przesyłu gazu i pary wodnej, nazywana też odpornością na wilgoć i gaz.Bariera jest szczególnie ważna w przypadku pakowania żywności.Na przykład pakowanie próżniowe, pakowanie nadmuchiwane i pakowanie w zmodyfikowanej atmosferze wymagają, aby bariera materiałów była jak najwyższa;Spontanicznie kontrolowana konserwacja świeżych owoców i warzyw w atmosferze wymaga różnej przepuszczalności materiałów dla gazów, takich jak tlen i dwutlenek węgla;Opakowanie odporne na wilgoć wymaga dobrej odporności materiałów na wilgoć;Opakowanie antykorozyjne wymaga, aby materiał mógł blokować gaz i wilgoć.

W porównaniu z nylonem o wysokiej barierowości i polichlorkiem winylidenu, PLA ma słabą barierę dla tlenu i pary wodnej.Po nałożeniu na opakowanie nie zapewnia wystarczającej ochrony tłustej żywności.

3. Odporność na ciepło
Słaba odporność cieplna materiału PLA wynika z jego powolnego tempa krystalizacji i niskiej krystaliczności.Temperatura odkształcenia termicznego amorficznego PLA wynosi tylko około 55℃.Niemodyfikowana słoma z kwasu polimlekowego ma słabą odporność na ciepło.Dlatego słomka PLA jest bardziej odpowiednia do ciepłych i zimnych napojów, a tolerancja temperatury wynosi od - 10 ℃ do 50 ℃.

Jednak w praktyce słomka do napojów z herbatą mleczną i pręt do mieszania kawy muszą spełniać odporność na ciepło powyżej 80 ℃.Wymaga to modyfikacji na pierwotnej podstawie, która może zmienić właściwości PLA z dwóch aspektów: modyfikacji fizycznej i chemicznej.Wielokrotne mieszanie, rozszerzanie łańcucha i kompatybilizacja, wypełnianie nieorganiczne i inne technologie mogą być zastosowane w celu zmiany słabej odporności cieplnej samego PLA i przełamania bariery technicznej materiału słomy PLA.

Specyficzna wydajność polega na tym, że długość łańcucha rozgałęzienia PLA może być kontrolowana przez zmianę stosunku zasilania PLA i środka zarodkującego.Im dłuższy łańcuch rozgałęzienia, tym większa masa cząsteczkowa, tym większa TG, sztywność materiału jest zwiększona i stabilność termiczna jest poprawiona, aby poprawić odporność cieplną PLA i zahamować degradację termiczną PLA.