Ang polylactic acid (PLA) ay isa sa mga biodegradable na plastik na may mature na pananaliksik at aplikasyon. Ang mga hilaw na materyales nito ay nagmula sa mga renewable fibers ng halaman, mais, mga produktong pang-agrikultura, atbp., na may magandang biodegradability. Ang PLA ay may mahusay na mga mekanikal na katangian, katulad ng mga polypropylene na plastik, at maaaring palitan ang PP at PET na plastik sa ilang larangan. Kasabay nito, mayroon itong magandang gloss, transparency, feel at ilang antibacterial property.
1. Kasalukuyang katayuan ng produksyon ng PLA
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang ruta ng synthesis ng PLA, ang isa ay direktang paghalay, iyon ay, ang lactic acid ay direktang dehydrated at condensed sa ilalim ng mataas na temperatura at mababang presyon. Ang proseso ng produksyon ay simple at mababang gastos, ngunit ang molecular mass ng produkto ay hindi pantay, at ang praktikal na epekto ng aplikasyon ay mahirap. Ang isa pa ay ang ring opening polymerization ng lactide, na siyang pangunahing paraan ng produksyon sa kasalukuyan.
2. Pagkabulok ng PLA
Ang PLA ay matatag sa temperatura ng silid, ngunit ito ay madali at mabilis na nasira sa CO2 at tubig sa bahagyang mas mataas na temperatura na kapaligiran, acid-base na kapaligiran, at microbial na kapaligiran. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagkontrol sa kapaligiran at mga tagapuno, ang mga produkto ng PLA ay maaaring ligtas na magamit sa loob ng panahon ng bisa at masira sa oras pagkatapos itapon.
Ang mga salik na nakakaapekto sa pagkasira ng PLA ay pangunahing kinabibilangan ng molecular mass, crystalline state, microstructure, environmental temperature at humidity, pH value, light time, at environmental microorganisms. Ang paghahalo ng PLA sa iba pang mga materyales ay maaaring makaapekto sa rate ng pagkasira. Halimbawa, ang pagdaragdag ng isang tiyak na halaga ng wood flour o corn straw fiber sa PLA ay maaaring lubos na mapabilis ang rate ng pagkasira.
3. Ang barrier property ng PLA
Barrier ay tumutukoy sa kakayahan ng isang materyal na pigilan ang gas at singaw ng tubig na dumaan. Napakahalaga ng hadlang para sa mga materyales sa packaging. Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang biodegradable na plastic bag sa merkado ay ang PLA/PBAT composite. Ang pinahusay na mga katangian ng hadlang ng mga pelikulang PLA ay maaaring palawakin ang larangan ng aplikasyon. Ang mga salik na nakakaapekto sa mga katangian ng hadlang ng PLA ay pangunahing kinabibilangan ng mga panloob na salik (molekular na istraktura at mala-kristal na estado) at panlabas na mga salik (temperatura, halumigmig, at panlabas na puwersa).
1) Ang pag-init ng PLA film ay magbabawas sa barrier property nito, kaya ang PLA ay hindi angkop para sa food packaging na nangangailangan ng pag-init.
2) Maaaring i-stretch ang PLA sa isang tiyak na hanay upang mapataas ang ari-arian ng hadlang. Kapag ang ratio ng kahabaan ay nadagdagan mula 1 hanggang 6.5, ang crystallinity ng PLA ay lubos na tumataas at samakatuwid ang barrier property ay napabuti.
3) Ang pagdaragdag ng ilang mga hadlang (tulad ng clay at fibers) sa PLA matrix ay maaaring mapabuti ang barrier property ng PLA. Ito ay dahil ang hadlang ay nagpapahaba sa kurbadong landas ng proseso ng tubig o gas permeation ng maliliit na molekula.
4) Ang patong sa ibabaw ng PLA film ay maaaring mapabuti ang barrier property.
4. Mga mekanikal na katangian ng PLA
Ang PLA ay may mahusay na lakas, ngunit ito ay walang katigasan at lubhang madaling kapitan sa baluktot at pagpapapangit, na kadalasang nangangailangan ng pagpapatibay ng pagbabago. Upang matiyak ang biodegradability ng PLA, ito ay karaniwang pinatigas sa pamamagitan ng paghahalo sa biodegradable resin. Maaaring mapabuti ng PBAT, PBS, PCL, natural na goma at iba pang mga sangkap ang tigas ng PLA.
5. Optical na mga katangian ng PLA
Ang PLA ay may transparency at gloss na bihira sa iba pang nabubulok na plastik, na maihahambing sa cellophene at PET. Ito ay lalong angkop para sa visual na packaging, at ang epekto ng dekorasyon ay mas mahusay. Sa pangkalahatan, ang transparency at gloss ng PLA ay hindi kailangang pagbutihin, at dapat bigyan ng pansin ang hindi nito magandang transparency hangga't maaari kapag binago ang iba pang aspeto upang matiyak ang packaging visibility at epekto ng dekorasyon nito.
6. Thermal properties ng PLA
Ang thermal stability ng PLA material ay katumbas ng PVC, ngunit mas mababa kaysa sa PP, PE at PS. Ang temperatura ng pagpoproseso ay karaniwang kinokontrol sa pagitan ng 170 ℃ at 230 ℃, na angkop para sa iniksyon, pag-stretch, pagpilit, blow molding, 3D printing at iba pang mga proseso ng pagproseso.
Sa aktwal na proseso ng pagproseso, ang PLA crystallization rate ay mabagal at sa pangkalahatan ay nangangailangan ng pagbabago. Dahil sa mabagal na crystallization rate at mababang crystallinity, mababa ang thermal deformation temperature ng PLA, na naglilimita sa paggamit nito sa mainit na pagpuno o heat sterilization na packaging ng produkto.
Upang mapataas ang PLA crystallization rate at crystallinity, ang optical purity ng PLA ay maaaring tumaas hangga't maaari sa oras ng produksyon. Ang paggamot sa pagsusubo ay isa ring paraan upang mapabuti ang pagkakristal ng PLA. Bilang karagdagan, ang mga ahente ng nucleating ay maaaring idagdag upang mapabuti ang pag-uugali ng pagkikristal at pagkakristal, sa gayon ay tumataas ang temperatura ng thermal deformation at pagpapabuti ng paglaban sa init nito.
7. Mga katangian ng antibacterial ng PLA
Maaaring gawin ng PLA ang ibabaw ng produkto na maging mahina acidic na kapaligiran, at may mga epektong antibacterial at banayad na patunay. Kung ang pantulong na paggamit ng iba pang mga antibacterial agent ay maaaring makamit ang higit sa 90% antibacterial rate, maaari itong gamitin para sa antibacterial packaging ng mga produkto.
Ang karaniwang ginagamit na mga inorganic na antibacterial agent ay pangunahing kinabibilangan ng mga metal ions o oxide gaya ng pilak, tanso, at sink. Ang karaniwang ginagamit na mga organic na antibacterial agent para sa packaging ay kinabibilangan ng vanillin o ethyl vanillin compounds. Ang kaligtasan ng pagkain ng iba pang mga ahente ng antibacterial ay kailangang pag-aralan.
8. Mga katangiang elektrikal ng PLA
Maaaring ihanda ang PLA bilang conductive polymer composites sa pamamagitan ng pagpuno ng mga conductive particle gaya ng carbon black (CB), carbon nanotubes (CNTs), carbon fibers (CF), o graphene. Ang mga conductive polymer composites ay malawakang ginagamit sa mga antistatic na plastik, electromagnetic shielding materials, self-controlled temperature heating materials, positive temperature coefficient na materyales at environmentally sensitive device.
Ang mga composite na conductive polymer na nakabatay sa pla ay mayroon ding degradability at biocompatibility, na maaaring magamit sa espesyal na antistatic packaging, electromagnetic shielding packaging at intelligent na packaging. Pla-based na conductive polymer ay maaaring gamitin para sa gas o liquid sensors upang makita ang kalidad ng impormasyon ng pagkain.
