पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) परिपक्व अनुसंधान और अनुप्रयोग के साथ बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक में से एक है। इसका कच्चा माल नवीकरणीय पौधों के रेशों, मक्का, कृषि उप-उत्पादों आदि से आता है, जिनमें अच्छी बायोडिग्रेडेबिलिटी होती है। पीएलए में पॉलीप्रोपाइलीन प्लास्टिक के समान उत्कृष्ट यांत्रिक गुण हैं, और कुछ क्षेत्रों में पीपी और पीईटी प्लास्टिक की जगह ले सकता है। साथ ही, इसमें अच्छी चमक, पारदर्शिता, अहसास और कुछ जीवाणुरोधी गुण हैं।
1. पीएलए उत्पादन की वर्तमान स्थिति
वर्तमान में, पीएलए के दो संश्लेषण मार्ग हैं, एक प्रत्यक्ष संक्षेपण है, यानी, लैक्टिक एसिड सीधे उच्च तापमान और कम दबाव के तहत निर्जलित और संघनित होता है। उत्पादन प्रक्रिया सरल और कम लागत वाली है, लेकिन उत्पाद का आणविक द्रव्यमान असमान है, और व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रभाव खराब है। दूसरा लैक्टाइड का रिंग ओपनिंग पोलीमराइजेशन है, जो वर्तमान में मुख्यधारा की उत्पादन विधि है।
2. पीएलए की गिरावट
पीएलए कमरे के तापमान पर स्थिर है, लेकिन यह थोड़े अधिक तापमान वाले वातावरण, एसिड-बेस वातावरण और माइक्रोबियल वातावरण में आसानी से और तेजी से CO2 और पानी में विघटित हो जाता है। इसलिए, पर्यावरण और फिलर्स को नियंत्रित करके, पीएलए उत्पादों को वैधता अवधि के भीतर सुरक्षित रूप से उपयोग किया जा सकता है और निपटान के बाद समय पर नष्ट किया जा सकता है।
पीएलए के क्षरण को प्रभावित करने वाले कारकों में मुख्य रूप से आणविक द्रव्यमान, क्रिस्टलीय अवस्था, सूक्ष्म संरचना, पर्यावरणीय तापमान और आर्द्रता, पीएच मान, प्रकाश समय और पर्यावरणीय सूक्ष्मजीव शामिल हैं। अन्य सामग्रियों के साथ पीएलए का मिश्रण क्षरण दर को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, पीएलए में एक निश्चित मात्रा में लकड़ी का आटा या मकई के भूसे के फाइबर जोड़ने से क्षरण दर में काफी तेजी आ सकती है।
3. पीएलए की बाधा संपत्ति
बैरियर से तात्पर्य किसी सामग्री की गैस और जल वाष्प को गुजरने से रोकने की क्षमता से है। पैकेजिंग सामग्री के लिए बैरियर बहुत महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, बाजार में सबसे आम बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक बैग PLA/PBAT कंपोजिट है। पीएलए फिल्मों के बेहतर अवरोधक गुण अनुप्रयोग क्षेत्र को विस्तृत कर सकते हैं। पीएलए के अवरोध गुणों को प्रभावित करने वाले कारकों में मुख्य रूप से आंतरिक कारक (आणविक संरचना और क्रिस्टलीय स्थिति) और बाहरी कारक (तापमान, आर्द्रता और बाहरी बल) शामिल हैं।
1) पीएलए फिल्म को गर्म करने से इसकी अवरोधक संपत्ति कम हो जाएगी, इसलिए पीएलए खाद्य पैकेजिंग के लिए उपयुक्त नहीं है जिसके लिए हीटिंग की आवश्यकता होती है।
2) अवरोधक संपत्ति को बढ़ाने के लिए पीएलए को एक निश्चित सीमा तक बढ़ाया जा सकता है। जब खिंचाव अनुपात 1 से 6.5 तक बढ़ जाता है, तो पीएलए की क्रिस्टलीयता काफी बढ़ जाती है और इसलिए बाधा संपत्ति में सुधार होता है।
3) पीएलए मैट्रिक्स में कुछ बाधाएं (जैसे मिट्टी और फाइबर) जोड़ने से पीएलए की बाधा संपत्ति में सुधार हो सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अवरोध छोटे अणुओं के पानी या गैस प्रवेश प्रक्रिया के घुमावदार पथ को लम्बा खींचता है।
4) पीएलए फिल्म की सतह पर कोटिंग से बाधा गुण में सुधार हो सकता है।
4. पीएलए के यांत्रिक गुण
पीएलए में अच्छी ताकत है, लेकिन इसमें कठोरता का अभाव है और यह झुकने और विरूपण के प्रति बेहद संवेदनशील है, जिसके लिए आमतौर पर सख्त संशोधन की आवश्यकता होती है। पीएलए की बायोडिग्रेडेबिलिटी सुनिश्चित करने के लिए, इसे आमतौर पर बायोडिग्रेडेबल रेजिन के साथ मिलाकर सख्त किया जाता है। पीबीएटी, पीबीएस, पीसीएल, प्राकृतिक रबर और अन्य पदार्थ पीएलए की कठोरता में सुधार कर सकते हैं।
5. पीएलए के ऑप्टिकल गुण
पीएलए में पारदर्शिता और चमक है जो अन्य अपघटनीय प्लास्टिक में दुर्लभ है, जो सिलोफिन और पीईटी के बराबर है। यह दृश्य पैकेजिंग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, और सजावट प्रभाव बेहतर है। सामान्य तौर पर, पीएलए की पारदर्शिता और चमक में सुधार करने की आवश्यकता नहीं है, और इसकी पैकेजिंग दृश्यता और सजावट प्रभाव को सुनिश्चित करने के लिए अन्य पहलुओं को संशोधित करते समय इसकी अच्छी पारदर्शिता को यथासंभव कम न करने पर ध्यान दिया जाना चाहिए।
6. पीएलए के थर्मल गुण
पीएलए सामग्री की थर्मल स्थिरता पीवीसी के बराबर है, लेकिन पीपी, पीई और पीएस की तुलना में कम है। प्रसंस्करण तापमान आम तौर पर 170 ℃ और 230 ℃ के बीच नियंत्रित किया जाता है, जो इंजेक्शन, स्ट्रेचिंग, एक्सट्रूज़न, ब्लो मोल्डिंग, 3डी प्रिंटिंग और अन्य प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है।
वास्तविक प्रसंस्करण प्रक्रिया में, पीएलए क्रिस्टलीकरण दर धीमी है और आम तौर पर संशोधन की आवश्यकता होती है। धीमी क्रिस्टलीकरण दर और कम क्रिस्टलीयता के कारण, पीएलए का थर्मल विरूपण तापमान कम है, जो गर्म भरने या गर्मी नसबंदी उत्पाद पैकेजिंग में इसके अनुप्रयोग को सीमित करता है।
पीएलए क्रिस्टलीकरण दर और क्रिस्टलीयता को बढ़ाने के लिए, उत्पादन के समय पीएलए की ऑप्टिकल शुद्धता को यथासंभव बढ़ाया जा सकता है। पीएलए की क्रिस्टलीयता में सुधार करने के लिए एनीलिंग उपचार भी एक विधि है। इसके अलावा, क्रिस्टलीकरण व्यवहार और क्रिस्टलीयता में सुधार के लिए न्यूक्लियेटिंग एजेंटों को जोड़ा जा सकता है, जिससे थर्मल विरूपण तापमान में वृद्धि होती है और इसकी गर्मी प्रतिरोध में सुधार होता है।
7. पीएलए के जीवाणुरोधी गुण
पीएलए उत्पाद की सतह को कमजोर अम्लीय वातावरण बना सकता है, और इसमें जीवाणुरोधी और हल्के प्रतिरोधी प्रभाव होते हैं। यदि अन्य जीवाणुरोधी एजेंटों का सहायक उपयोग 90% से अधिक जीवाणुरोधी दर प्राप्त कर सकता है, तो इसका उपयोग उत्पादों की जीवाणुरोधी पैकेजिंग के लिए किया जा सकता है।
आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अकार्बनिक जीवाणुरोधी एजेंटों में मुख्य रूप से धातु आयन या ऑक्साइड जैसे चांदी, तांबा और जस्ता शामिल हैं। पैकेजिंग के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक जीवाणुरोधी एजेंटों में वैनिलिन या एथिल वैनिलिन यौगिक शामिल हैं। अन्य जीवाणुरोधी एजेंटों की खाद्य सुरक्षा का अध्ययन करने की आवश्यकता है।
8. पीएलए के विद्युत गुण
पीएलए को कार्बन ब्लैक (सीबी), कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी), कार्बन फाइबर (सीएफ), या ग्राफीन जैसे प्रवाहकीय कणों को भरकर प्रवाहकीय बहुलक कंपोजिट के रूप में तैयार किया जा सकता है। प्रवाहकीय पॉलिमर कंपोजिट का व्यापक रूप से एंटीस्टैटिक प्लास्टिक, विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण सामग्री, स्व-नियंत्रित तापमान हीटिंग सामग्री, सकारात्मक तापमान गुणांक सामग्री और पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
पीएलए-आधारित प्रवाहकीय पॉलिमर कंपोजिट में डिग्रेडेबिलिटी और बायोकम्पैटिबिलिटी भी होती है, जिसका उपयोग विशेष एंटीस्टैटिक पैकेजिंग, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक शील्डिंग पैकेजिंग और इंटेलिजेंट पैकेजिंग में किया जा सकता है। भोजन की गुणवत्ता की जानकारी का पता लगाने के लिए पीएलए-आधारित प्रवाहकीय पॉलिमर का उपयोग गैस या तरल सेंसर के लिए किया जा सकता है।
