A politejsav (PLA) a biológiailag lebomló műanyagok egyike, amelyet kiforrott kutatás és alkalmazás jellemzett. Alapanyagai megújuló növényi rostokból, kukoricából, mezőgazdasági melléktermékekből stb. származnak, amelyek biológiailag jó lebonthatósággal rendelkeznek. A PLA kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, hasonlóan a polipropilén műanyagokhoz, és bizonyos területeken helyettesítheti a PP és PET műanyagokat. Ugyanakkor jó fényességgel, átlátszósággal, tapintással és bizonyos antibakteriális tulajdonságokkal rendelkezik.
1. A PLA gyártás jelenlegi állása
Jelenleg a PLA szintézisének két módja van, az egyik a közvetlen kondenzáció, vagyis a tejsav közvetlenül dehidratálódik és kondenzálódik magas hőmérsékleten és alacsony nyomáson. A gyártási folyamat egyszerű és olcsó, de a termék molekulatömege egyenetlen, és a gyakorlati alkalmazási hatás gyenge. A másik a laktid gyűrűnyitó polimerizációja, amely jelenleg a fő előállítási módszer.
2. A PLA lebonthatósága
A PLA szobahőmérsékleten stabil, de valamivel magasabb hőmérsékletű környezetben, sav-bázis környezetben és mikrobiális környezetben könnyen és gyorsan lebomlik CO2-vé és vízzé. Ezért a környezet és a töltőanyagok ellenőrzésével a PLA termékek az érvényességi időn belül biztonságosan felhasználhatók, és az ártalmatlanítás után időben lebomlanak.
A PLA lebomlását befolyásoló tényezők főként a molekulatömeg, a kristályos állapot, a mikrostruktúra, a környezet hőmérséklete és páratartalma, a pH-érték, a fényidő és a környezeti mikroorganizmusok. A PLA más anyagokkal való keverése befolyásolhatja a lebomlási sebességet. Például, ha bizonyos mennyiségű falisztet vagy kukoricaszalma szálat adunk a PLA-hoz, nagymértékben felgyorsíthatja a lebomlási sebességet.
3. A PLA akadálytulajdonsága
A gát az anyag azon képességére utal, hogy megakadályozza a gáz és a vízgőz átjutását. Az akadály nagyon fontos a csomagolóanyagoknál. Jelenleg a piacon a legelterjedtebb biológiailag lebomló műanyag zacskó a PLA/PBAT kompozit. A PLA fóliák jobb zárótulajdonságai kiszélesíthetik az alkalmazási területet. A PLA barrier tulajdonságait befolyásoló tényezők elsősorban a belső tényezőket (molekulaszerkezet és kristályos állapot) és a külső tényezőket (hőmérséklet, páratartalom és külső erő) foglalják magukban.
1) A PLA fólia melegítése csökkenti annak záró tulajdonságát, ezért a PLA nem alkalmas melegítést igénylő élelmiszerek csomagolására.
2) A PLA egy bizonyos tartományban nyújtható, hogy növelje az akadály tulajdonságait. Ha a nyújtási arányt 1-ről 6,5-re növeljük, a PLA kristályossága nagymértékben megnő, és ezáltal javul a záró tulajdonság.
3) Néhány gát (például agyag és rostok) hozzáadása a PLA-mátrixhoz javíthatja a PLA gátló tulajdonságait. A gát ugyanis meghosszabbítja a kis molekulák víz- vagy gázáthatolási folyamatának ívelt útját.
4) A PLA fólia felületének bevonása javíthatja a záró tulajdonságot.
4. A PLA mechanikai tulajdonságai
A PLA-nak jó a szilárdsága, de nincs szilárdsága, és rendkívül hajlamos a hajlításra és deformációra, ami általában edzõ módosítást igényel. A PLA biológiai lebonthatóságának biztosítása érdekében általában biológiailag lebomló gyantával való keveréssel keményítik. A PBAT, PBS, PCL, természetes gumi és más anyagok javíthatják a PLA szívósságát.
5. A PLA optikai tulajdonságai
A PLA átlátszósága és fényessége ritka más lebomló műanyagoknál, ami hasonló a celofénhez és a PET-hez. Különösen alkalmas vizuális csomagolásra, és jobb a dekorációs hatás. Általánosságban elmondható, hogy a PLA átlátszóságán és fényességén nem kell javítani, és ügyelni kell arra, hogy a lehető legnagyobb mértékben ne csökkentse jó átlátszóságát, amikor más szempontokat módosítunk a csomagolás láthatóságának és dekorációs hatásának biztosítása érdekében.
6. A PLA termikus tulajdonságai
A PLA anyag hőstabilitása megegyezik a PVC-ével, de alacsonyabb, mint a PP-é, PE-é és PS-é. A feldolgozási hőmérsékletet általában 170 ℃ és 230 ℃ között szabályozzák, amely alkalmas fröccsöntésre, nyújtásra, extrudálásra, fúvással, 3D nyomtatásra és egyéb feldolgozási eljárásokra.
A tényleges feldolgozási folyamatban a PLA kristályosodási sebessége lassú, és általában módosítást igényel. A lassú kristályosodási sebesség és az alacsony kristályosság miatt a PLA termikus deformációs hőmérséklete alacsony, ami korlátozza alkalmazását forró töltésben vagy hősterilizálási termék csomagolásában.
A PLA kristályosodási sebességének és kristályosságának növelése érdekében a PLA optikai tisztasága a lehető legnagyobb mértékben növelhető a gyártás időpontjában. A lágyítás a PLA kristályosságának javítására is alkalmas módszer. Ezenkívül gócképző szerek hozzáadhatók a kristályosodási viselkedés és a kristályosság javítására, ezáltal növelve a termikus deformáció hőmérsékletét és javítva a hőállóságát.
7. A PLA antibakteriális tulajdonságai
A PLA a termék felületét enyhén savas környezetté alakíthatja, antibakteriális és enyhe ellenálló hatású. Ha más antibakteriális szerek kiegészítő alkalmazásával több mint 90%-os antibakteriális arány érhető el, akkor felhasználható termékek antibakteriális csomagolására.
Az általánosan használt szervetlen antibakteriális szerek főként fémionokat vagy -oxidokat tartalmaznak, mint például ezüst, réz és cink. A csomagoláshoz általában használt szerves antibakteriális szerek közé tartoznak a vanillin vagy az etil-vanillin vegyületek. Más antibakteriális szerek élelmiszerbiztonságát tanulmányozni kell.
8. A PLA elektromos tulajdonságai
A PLA vezetőképes polimer kompozitként állítható elő vezetőképes részecskék, például korom (CB), szén nanocsövek (CNT), szénszálak (CF) vagy grafén kitöltésével. A vezetőképes polimer kompozitokat széles körben használják antisztatikus műanyagokban, elektromágneses árnyékoló anyagokban, önszabályozó hőmérsékletű fűtőanyagokban, pozitív hőmérsékleti együtthatójú anyagokban és környezetre érzékeny eszközökben.
A Pla alapú vezetőképes polimer kompozitok is lebomlanak és biokompatibilisek, amelyek speciális antisztatikus csomagolásban, elektromágneses árnyékoló csomagolásban és intelligens csomagolásban használhatók. A Pla-alapú vezetőképes polimer gáz- vagy folyadékérzékelőkhöz használható az élelmiszerek minőségi információinak érzékelésére.
