Kyselina polymléčná (PLA) je jedním z biologicky odbouratelných plastů s vyzrálým výzkumem a aplikací. Jeho suroviny pocházejí z obnovitelných rostlinných vláken, kukuřice, vedlejších zemědělských produktů atd., které mají dobrou biologickou rozložitelnost. PLA má vynikající mechanické vlastnosti, podobně jako polypropylenové plasty a v některých oborech může nahradit plasty PP a PET. Zároveň má dobrý lesk, průhlednost, pocit a určité antibakteriální vlastnosti.
1. Současný stav výroby PLA
V současné době existují dva způsoby syntézy PLA, jedním je přímá kondenzace, to znamená, že kyselina mléčná je přímo dehydratována a kondenzována za vysoké teploty a nízkého tlaku. Výrobní proces je jednoduchý a levný, ale molekulová hmotnost produktu je nerovnoměrná a praktický aplikační efekt je špatný. Druhým je polymerace laktidu s otevřením kruhu, což je v současnosti hlavní výrobní metoda.
2. Rozložitelnost PLA
PLA je stabilní při pokojové teplotě, ale snadno a rychle se rozkládá na CO2 a vodu v prostředí s mírně vyšší teplotou, acidobazickém prostředí a mikrobiálním prostředí. Díky kontrole prostředí a plniv mohou být produkty PLA bezpečně používány během doby platnosti a degradovány v čase po likvidaci.
Mezi faktory ovlivňující degradaci PLA patří především molekulová hmotnost, krystalický stav, mikrostruktura, teplota a vlhkost prostředí, hodnota pH, doba světla a mikroorganismy prostředí. Míchání PLA s jinými materiály může ovlivnit rychlost degradace. Například přidání určitého množství dřevěné moučky nebo vlákniny z kukuřičné slámy do PLA může značně urychlit rychlost degradace.
3. Bariérová vlastnost CHKO
Bariéra označuje schopnost materiálu bránit průchodu plynu a vodní páry. Bariéra je pro obalové materiály velmi důležitá. V současnosti je na trhu nejrozšířenějším biodegradovatelným plastovým sáčkem PLA/PBAT kompozit. Zlepšené bariérové vlastnosti PLA fólií mohou rozšířit pole použití. Mezi faktory ovlivňující bariérové vlastnosti PLA patří především vnitřní faktory (molekulární struktura a krystalický stav) a vnější faktory (teplota, vlhkost a vnější síla).
1) Zahřívání PLA fólie sníží její bariérovou vlastnost, takže PLA není vhodná pro balení potravin, které vyžadují ohřev.
2) PLA lze natáhnout v určitém rozsahu, aby se zvýšila bariérová vlastnost. Když se poměr natažení zvýší z 1 na 6,5, krystalinita PLA se značně zvýší, a proto se zlepší bariérová vlastnost.
3) Přidání některých bariér (jako je jíl a vlákna) do matrice PLA může zlepšit bariérové vlastnosti PLA. Je to proto, že bariéra prodlužuje zakřivenou dráhu procesu prostupu vody nebo plynu malých molekul.
4) Povlak na povrchu PLA fólie může zlepšit bariérové vlastnosti.
4. Mechanické vlastnosti PLA
PLA má dobrou pevnost, ale postrádá houževnatost a je extrémně náchylný na ohyb a deformaci, což obvykle vyžaduje úpravu kalení. Aby byla zajištěna biologická odbouratelnost PLA, je obvykle zpevněna smícháním s biologicky odbouratelnou pryskyřicí. PBAT, PBS, PCL, přírodní kaučuk a další látky mohou zlepšit houževnatost PLA.
5. Optické vlastnosti PLA
PLA má průhlednost a lesk, které jsou u jiných rozložitelných plastů vzácné, což je srovnatelné s celofémem a PET. Je vhodný zejména pro vizuální balení a efekt dekorace je lepší. Obecně platí, že průhlednost a lesk PLA není třeba zlepšovat a je třeba věnovat pozornost tomu, aby se co nejvíce nesnížila jeho dobrá průhlednost při úpravách jiných aspektů, aby byla zajištěna viditelnost obalu a efekt dekorace.
6. Tepelné vlastnosti PLA
Tepelná stabilita materiálu PLA je stejná jako u PVC, ale nižší než u PP, PE a PS. Teplota zpracování je obecně řízena mezi 170 ℃ a 230 ℃, což je vhodné pro vstřikování, protahování, vytlačování, vyfukování, 3D tisk a další procesy zpracování.
Ve skutečném procesu zpracování je rychlost krystalizace PLA pomalá a obecně vyžaduje úpravu. Vzhledem k pomalé rychlosti krystalizace a nízké krystalinitě je teplota tepelné deformace PLA nízká, což omezuje jeho použití při plnění za horka nebo balení produktů tepelné sterilizace.
Aby se zvýšila rychlost krystalizace a krystalinita PLA, optická čistota PLA může být zvýšena co nejvíce v době výroby. Ošetření žíháním je také metodou ke zlepšení krystalinity PLA. Kromě toho mohou být přidána nukleační činidla, aby se zlepšilo chování krystalizace a krystalinita, čímž se zvýší teplota tepelné deformace a zlepší se její tepelná odolnost.
7. Antibakteriální vlastnosti PLA
PLA může způsobit, že povrch produktu vytvoří slabě kyselé prostředí a má antibakteriální a mírně odolné účinky. Pokud lze pomocným použitím jiných antibakteriálních látek dosáhnout více než 90% antibakteriální míry, lze ji použít pro antibakteriální balení produktů.
Běžně používaná anorganická antibakteriální činidla zahrnují hlavně kovové ionty nebo oxidy, jako je stříbro, měď a zinek. Mezi běžně používaná organická antibakteriální činidla pro balení patří vanilin nebo sloučeniny ethylvanilinu. Je třeba studovat bezpečnost potravin jiných antibakteriálních látek.
8. Elektrické vlastnosti PLA
PLA lze připravit jako vodivé polymerní kompozity plněním vodivých částic, jako jsou saze (CB), uhlíkové nanotrubice (CNT), uhlíková vlákna (CF) nebo grafen. Vodivé polymerní kompozity jsou široce používány v antistatických plastech, elektromagnetických stínících materiálech, materiálech s regulovanou teplotou, materiálech s kladným teplotním koeficientem a ekologicky citlivých zařízeních.
Vodivé polymerní kompozity na bázi Pla mají také rozložitelnost a biokompatibilitu, což lze použít ve speciálních antistatických obalech, obalech s elektromagnetickým stíněním a inteligentních obalech. Vodivý polymer na bázi pla lze použít pro senzory plynu nebo kapalin k detekci informací o kvalitě potravin.
