تجزیه و تحلیل کامل عملکرد اسید پلیلاکتیک

اسید پولیلاکتیک (PLA) یکی از پلاستیک های زیست تخریب پذیر با تحقیقات و کاربردهای بالغ است. مواد اولیه آن از الیاف گیاهی تجدید پذیر ، ذرت ، فرآورده های کشاورزی و غیره است که دارای تجزیه و تحلیل پذیری خوبی هستند. PLA دارای خواص مکانیکی عالی ، مشابه پلاستیک پلی پروپیلن است و می تواند PP و پلاستیک PET را در برخی از زمینه ها جایگزین کند. در عین حال ، براق ، شفافیت ، احساس و خاصیت ضد باکتریایی خوبی دارد.

1. وضعیت فعلی تولید PLA

در حال حاضر ، دو مسیر سنتز PLA وجود دارد ، یکی تراکم مستقیم است ، یعنی اسید لاکتیک به طور مستقیم در دمای بالا و فشار کم چگال می شود. فرآیند تولید ساده و کم هزینه است ، اما جرم مولکولی محصول ناهموار است و اثر کاربردی کاربردی ضعیف است. مورد دیگر ، پلیمریزاسیون حلقه حلقه لاکتید است که در حال حاضر روش تولید اصلی است.

2. تخریب PLA

PLA در دمای اتاق پایدار است ، اما به راحتی و به سرعت در CO2 و آب در محیط های دمای کمی بالاتر ، محیط های اسید پایه و محیط های میکروبی تخریب می شود. بنابراین ، با کنترل محیط و پرکننده ها ، محصولات PLA را می توان با خیال راحت در دوره اعتبار استفاده کرد و پس از دفع در زمان تخریب می شود.

عوامل مؤثر بر تخریب PLA عمدتا شامل جرم مولکولی ، حالت کریستالی ، ریزساختار ، دمای محیطی و رطوبت ، مقدار pH ، زمان نور و میکروارگانیسم های محیطی است. ترکیب PLA با سایر مواد می تواند بر میزان تخریب تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، اضافه کردن مقدار مشخصی از آرد چوب یا فیبر نی ذرت به PLA می تواند میزان تخریب را تا حد زیادی تسریع کند.

3. خاصیت مانع PLA

سد به توانایی یک ماده برای جلوگیری از عبور گاز و بخار آب اشاره دارد. سد برای بسته بندی مواد بسیار مهم است. در حال حاضر ، رایج ترین کیسه پلاستیکی تجزیه پذیر در بازار کامپوزیت PLA/PBAT است. خواص سد بهبود یافته فیلم های PLA می تواند زمینه برنامه را گسترده تر کند. عوامل مؤثر بر خصوصیات سد PLA عمدتا شامل عوامل داخلی (ساختار مولکولی و وضعیت کریستالی) و عوامل خارجی (دما ، رطوبت و نیروی خارجی) است.

1) گرم کردن فیلم PLA خاصیت مانع خود را کاهش می دهد ، بنابراین PLA برای بسته بندی مواد غذایی که نیاز به گرمایش دارد مناسب نیست.

2) PLA را می توان در یک محدوده خاص کشید تا خاصیت مانع افزایش یابد. هنگامی که نسبت کشش از 1 به 6.5 افزایش می یابد ، تبلور PLA به شدت افزایش می یابد و بنابراین خاصیت مانع بهبود می یابد.

3) اضافه کردن برخی موانع (مانند خاک رس و الیاف) به ماتریس PLA می تواند خاصیت مانع PLA را بهبود بخشد. این امر به این دلیل است که مانع مسیر خمیده آب یا فرایند نفوذ گاز مولکولهای کوچک را طولانی می کند.

4) پوشش روی سطح فیلم PLA می تواند خاصیت مانع را بهبود بخشد.

4. خصوصیات مکانیکی PLA

PLA از قدرت خوبی برخوردار است ، اما فاقد سختی است و در معرض خم و تغییر شکل بسیار مستعد است ، که معمولاً نیاز به اصلاح سخت تر دارد. به منظور اطمینان از تخریب پذیری PLA ، معمولاً با ترکیب با رزین زیست تخریب پذیر سخت می شود. PBAT ، PBS ، PCL ، لاستیک طبیعی و سایر مواد می توانند سختی PLA را بهبود بخشند.

5. خصوصیات نوری PLA

PLA دارای شفافیت و براق است که در سایر پلاستیک های قابل تخریب نادر است ، که قابل مقایسه با سلوفن و PET است. این خصوصاً برای بسته بندی های بصری مناسب است و اثر دکوراسیون بهتر است. به طور کلی ، شفافیت و براق بودن PLA نیازی به بهبود ندارد و باید توجه داشته باشید که هنگام اصلاح جنبه های دیگر ، شفافیت خوب آن را تا حد امکان کاهش ندهد تا از دید بسته بندی و اثر دکوراسیون آن اطمینان حاصل شود.

6. خواص حرارتی PLA

پایداری حرارتی مواد PLA معادل PVC است ، اما پایین تر از PP ، PE و PS است. دمای پردازش به طور کلی بین 170 ℃ و 230 ℃ کنترل می شود که برای تزریق ، کشش ، اکستروژن ، قالب گیری ضربه ، چاپ سه بعدی و سایر فرآیندهای پردازش مناسب است.

در فرآیند پردازش واقعی ، میزان تبلور PLA کند است و به طور کلی نیاز به اصلاح دارد. با توجه به سرعت تبلور آهسته و تبلور کم ، دمای تغییر شکل حرارتی PLA کم است ، که کاربرد آن را در بسته بندی محصول پر کننده گرم یا استریلیزاسیون گرما محدود می کند.

به منظور افزایش میزان تبلور و تبلور PLA ، خلوص نوری PLA را می توان تا حد امکان در زمان تولید افزایش داد. درمان آنیل نیز روشی برای بهبود تبلور PLA است. علاوه بر این ، عوامل هسته ای می توانند برای بهبود رفتار تبلور و تبلور اضافه شوند ، در نتیجه باعث افزایش دمای تغییر شکل حرارتی و بهبود مقاومت در برابر حرارت آن می شوند.

7. خصوصیات ضد باکتریایی PLA

PLA می تواند سطح محصول را به یک محیط ضعیف اسیدی تبدیل کند و اثرات ضد باکتریایی و ضد خفیف دارد. اگر استفاده کمکی از سایر عوامل ضد باکتریایی می تواند به بیش از 90 ٪ میزان ضد باکتریایی برسد ، می توان از آن برای بسته بندی ضد باکتریایی محصولات استفاده کرد.

داروهای ضد باکتریایی معدنی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ، عمدتاً شامل یون های فلزی یا اکسیدهای مانند نقره ، مس و روی هستند. عوامل ضد باکتریایی آلی که معمولاً برای بسته بندی استفاده می شود شامل ترکیبات وانیلین یا اتیل وانیلین است. ایمنی مواد غذایی سایر عوامل ضد باکتریایی باید مورد مطالعه قرار گیرد.

8. خصوصیات الکتریکی PLA

PLA را می توان با پر کردن ذرات رسانا مانند سیاه کربن (CB) ، نانولوله های کربن (CNTs) ، الیاف کربن (CF) یا گرافن به عنوان کامپوزیت های پلیمری رسانا تهیه کرد. کامپوزیت های پلیمری رسانا به طور گسترده ای در پلاستیک های آنتی استاتیک ، مواد محافظ الکترومغناطیسی ، مواد گرمایش دمای کنترل شده ، مواد ضریب دمای مثبت و دستگاههای حساس به محیط زیست استفاده می شوند.

کامپوزیت های پلیمری رسانا مبتنی بر PLA همچنین دارای قابلیت تخریب و زیست سازگاری هستند که می تواند در بسته بندی های آنتی استاتیک ویژه ، بسته بندی محافظ الکترومغناطیسی و بسته بندی هوشمند استفاده شود. پلیمر رسانا مبتنی بر PLA می تواند برای سنسورهای گاز یا مایع برای تشخیص اطلاعات با کیفیت مواد غذایی استفاده شود.