Kyselina polylaktická (PLA) je jednou z biologicky rozložitelných plastů se zralým výzkumem a aplikací. Jeho suroviny pocházejí z obnovitelných rostlinných vláken, kukuřice, zemědělských vedlejších produktů atd., Které mají dobrou biologickou rozložitelnost. PLA má vynikající mechanické vlastnosti, podobné polypropylenovém plastům, a může nahradit PP a PET plasty v některých oblastech. Současně má dobrý lesk, průhlednost, pocit a určitý antibakteriální vlastnost.
1. Aktuální stav výroby PLA
V současné době existují dvě syntézní trasy PLA, jedna je přímá kondenzace, tj. Kyselina mléčná je přímo dehydratována a kondenzována při vysoké teplotě a nízkém tlaku. Proces výroby je jednoduchý a nízký náklady, ale molekulární hmota produktu je nerovnoměrná a praktický efekt aplikace je špatný. Druhým je polymerace s otevíráním prstenu laktidu, což je v současné době metodou produkce hlavního proudu.
2. degradovatelnost PLA
PLA je stabilní při teplotě místnosti, ale je snadno a rychle degradována na CO2 a vodu v mírně vyšší teplotní prostředí, prostředí kyselé základny a mikrobiálním prostředí. Proto kontrolou životního prostředí a plniv lze produkty PLA bezpečně používat v období platnosti a v čase po likvidaci degradovat.
Mezi faktory ovlivňující degradaci PLA patří hlavně molekulární hmota, krystalický stav, mikrostruktura, teplotu prostředí a vlhkosti, hodnota pH, čas světla a mikroorganismy životního prostředí. Mícha PLA s jinými materiály může ovlivnit míru degradace. Například přidání určitého množství dřevěné mouky nebo vlákniny kukuřičné slámy do PLA může výrazně urychlit rychlost degradace.
3. bariérová vlastnost PLA
Bariéra odkazuje na schopnost materiálu zabránit průchodu plynu a vodní páry. Bariéra je velmi důležitá pro obalové materiály. V současné době je nejběžnějším biologicky rozložitelným plastovým sáčkem na trhu kompozitní PLA/PBAT. Vylepšené bariérové vlastnosti filmů PLA mohou rozšířit pole aplikace. Mezi faktory ovlivňující bariérové vlastnosti PLA patří hlavně vnitřní faktory (molekulární struktura a krystalický stav) a vnější faktory (teplota, vlhkost a vnější síla).
1) Vytápění filmu PLA sníží jeho bariérovou vlastnost, takže PLA není vhodná pro balení potravin, které vyžaduje vytápění.
2) PLA může být nataženo v určitém rozsahu pro zvýšení bariérové vlastnosti. Když se napínací poměr zvýší z 1 na 6,5, krystalinita PLA se výrazně zvyšuje, a proto se zlepšuje bariérová vlastnost.
3) Přidání některých bariér (například jílu a vlákna) do matice PLA může zlepšit bariérovou vlastnost PLA. Je to proto, že bariéra prodlužuje zakřivenou cestu procesu propuštění vody nebo plynu malých molekul.
4) Povlak na povrchu filmu PLA může zlepšit vlastnost bariéry.
4. mechanické vlastnosti PLA
PLA má dobrou sílu, ale postrádá houževnatost a je velmi náchylná k ohýbání a deformaci, což obvykle vyžaduje zpevňovací úpravu. Aby byla zajištěna biologická rozložitelnost PLA, je obvykle ztužena smícháním s biologicky rozložitelnou pryskyřicí. PBAT, PBS, PCL, přírodní guma a další látky mohou zlepšit houževnatost PLA.
5. Optické vlastnosti PLA
PLA má transparentnost a lesk, které jsou vzácné v jiných degradovatelných plastech, které jsou srovnatelné s celofenem a PET. Je zvláště vhodný pro vizuální balení a dekorační efekt je lepší. Obecně platí, že transparentnost a lesk PLA nemusí být vylepšeni a pozornost by měla být věnována, aby se při úpravě jiných aspektů zajistila jeho viditelnost a dekorační efekt balení.
6. Tepelné vlastnosti PLA
Tepelná stabilita materiálu PLA je ekvivalentní stanici PVC, ale nižší než stanice PP, PE a PS. Teplota zpracování je obecně řízena mezi 170 ℃ a 230 ℃, což je vhodné pro injekci, protažení, vytlačování, lisování, 3D tisk a další procesy zpracování.
Ve skutečném procesu zpracování je rychlost krystalizace PLA pomalá a obecně vyžaduje úpravu. V důsledku pomalé rychlosti krystalizace a nízké krystalinity je teplota tepelné deformace PLA nízká, což omezuje jeho aplikaci při balení produktu horkého plnění nebo tepelného sterilizačního produktu.
Aby se zvýšila rychlost krystalizace PLA a krystalinita, může být optická čistota PLA v době výroby co nejvíce zvýšena. Léčba žíhání je také metodou ke zlepšení krystalinity PLA. Kromě toho mohou být přidány nukleační činidla, aby se zlepšila krystalizační chování a krystalinitu, čímž se zvýšila teplota tepelné deformace a zlepšila jeho tepelnou odolnost.
7. Antibakteriální vlastnosti PLA
PLA může učinit povrch produktu tvořit slabě kyselé prostředí a má antibakteriální a mírné účinky. Pokud pomocné použití jiných antibakteriálních látek může dosáhnout více než 90% antibakteriální rychlosti, může být použito pro antibakteriální balení produktů.
Běžně používané anorganické antibakteriální látky zahrnují hlavně kovové ionty nebo oxidy, jako je stříbro, měď a zinek. Mezi běžně používané organické antibakteriální činidla pro obaly patří sloučeniny vanillinu nebo ethyl vanilinu. Je třeba studovat bezpečnost potravin jiných antibakteriálních látek.
8. Elektrické vlastnosti PLA
PLA lze připravit jako vodivé polymerní kompozity vyplněním vodivých částic, jako je uhlíková černá (CB), uhlíkové nanotrubice (CNT), uhlíková vlákna (CF) nebo grafen. Vodivé kompozity polymeru se široce používají v antistatických plastech, elektromagnetických stíněných materiálech, materiálech pro topení s pevninou, materiály pro koeficientu pozitivního teploty a environmentálně citlivých zařízeních.
Vodivé polymerní kompozity na bázi PLA mají také degradovatelnost a biokompatibilitu, které lze použít ve speciálním antistatickém obalu, elektromagnetickém stínění balení a inteligentním obalu. Vodivý polymer na bázi PLA lze použít pro senzory plynu nebo kapaliny k detekci informací o kvalitě potravin.
