Պոլիլակտիկ թթվի կատարողականի ամբողջական վերլուծություն

Պոլիկաթթուն (PLA) կենսաքայքայվող պլաստմասսաներից է, որն ունի հասուն հետազոտություն և կիրառություն: Դրա հումքը ստացվում է վերականգնվող բուսական մանրաթելերից, եգիպտացորենից, գյուղատնտեսական ենթամթերքներից և այլն, որոնք ունեն լավ կենսաքայքայվողություն։ PLA-ն ունի գերազանց մեխանիկական հատկություններ, որոնք նման են պոլիպրոպիլենային պլաստմասսաներին և կարող են փոխարինել PP և PET պլաստիկները որոշ ոլորտներում: Միևնույն ժամանակ, այն ունի լավ փայլ, թափանցիկություն, զգացողություն և որոշակի հակաբակտերիալ հատկություն։

1. PLA արտադրության ներկա կարգավիճակը

Ներկայումս PLA-ի սինթեզի երկու ուղի կա, մեկը ուղղակի խտացումն է, այսինքն՝ կաթնաթթուն ուղղակիորեն ջրազրկվում և խտանում է բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ճնշման տակ։ Արտադրության գործընթացը պարզ է և ցածր գնով, բայց արտադրանքի մոլեկուլային զանգվածը անհավասար է, իսկ գործնական կիրառման ազդեցությունը թույլ է: Մյուսը լակտիդի օղակի բացման պոլիմերացումն է, որը ներկայումս արտադրության հիմնական մեթոդն է:

2. PLA-ի քայքայելիությունը

PLA-ն կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում, բայց այն հեշտությամբ և արագ քայքայվում է CO2-ի և ջրի՝ մի փոքր ավելի բարձր ջերմաստիճանի միջավայրերում, թթու-բազային միջավայրերում և մանրէաբանական միջավայրերում: Հետևաբար, վերահսկելով շրջակա միջավայրը և լցոնիչները, PLA արտադրանքը կարող է անվտանգ օգտագործվել վավերականության ժամկետի ընթացքում և ոչնչացվել ժամանակին հեռացումից հետո:

PLA-ի քայքայման վրա ազդող գործոնները հիմնականում ներառում են մոլեկուլային զանգվածը, բյուրեղային վիճակը, միկրոկառուցվածքը, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը և խոնավությունը, pH արժեքը, լույսի ժամանակը և շրջակա միջավայրի միկրոօրգանիզմները: PLA-ի խառնուրդն այլ նյութերի հետ կարող է ազդել քայքայման արագության վրա: Օրինակ, PLA-ին որոշակի քանակությամբ փայտի ալյուր կամ եգիպտացորենի ծղոտի մանրաթել ավելացնելը կարող է մեծապես արագացնել քայքայման արագությունը:

3. PLA-ի պատնեշային սեփականությունը

Արգելքը վերաբերում է նյութի կարողությանը կանխելու գազի և ջրի գոլորշիների անցումը: Պատնեշը շատ կարևոր է փաթեթավորման նյութերի համար։ Ներկայումս շուկայում ամենատարածված կենսաքայքայվող պլաստիկ տոպրակը PLA/PBAT կոմպոզիտն է: PLA ֆիլմերի բարելավված խոչընդոտող հատկությունները կարող են ընդլայնել կիրառման դաշտը: PLA-ի պատնեշային հատկությունների վրա ազդող գործոնները հիմնականում ներառում են ներքին գործոնները (մոլեկուլային կառուցվածք և բյուրեղային վիճակ) և արտաքին գործոններ (ջերմաստիճան, խոնավություն և արտաքին ուժ):

1) PLA թաղանթի տաքացումը կնվազեցնի դրա արգելքային հատկությունը, ուստի PLA-ն հարմար չէ ջեռուցում պահանջող սննդամթերքի փաթեթավորման համար:

2) PLA-ն կարող է ձգվել որոշակի միջակայքում՝ արգելքի հատկությունը մեծացնելու համար: Երբ ձգվող հարաբերակցությունը մեծանում է 1-ից մինչև 6,5, PLA-ի բյուրեղությունը մեծապես մեծանում է և հետևաբար բարելավվում է արգելքի հատկությունը:

3) PLA մատրիցին որոշ խոչընդոտներ (օրինակ՝ կավ և մանրաթելեր) ավելացնելը կարող է բարելավել PLA-ի պատնեշային հատկությունը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ պատնեշը երկարացնում է փոքր մոլեկուլների ջրի կամ գազի ներթափանցման գործընթացի կոր ճանապարհը:

4) PLA ֆիլմի մակերեսի ծածկույթը կարող է բարելավել պատնեշի հատկությունը:

4. PLA-ի մեխանիկական հատկություններ

PLA-ն լավ ամրություն ունի, բայց չունի ամրություն և չափազանց ենթակա է ճկման և դեֆորմացման, ինչը սովորաբար պահանջում է կոշտացում: PLA-ի կենսաքայքայելիությունը ապահովելու համար այն սովորաբար խստացվում է կենսաքայքայվող խեժի հետ միախառնվելու միջոցով: PBAT, PBS, PCL, բնական ռետին և այլ նյութեր կարող են բարելավել PLA-ի ամրությունը:

5. PLA-ի օպտիկական հատկությունները

PLA-ն ունի թափանցիկություն և փայլ, որոնք հազվադեպ են այլ քայքայվող պլաստմասսաներում, ինչը համեմատելի է ցելոֆենի և PET-ի հետ: Այն հատկապես հարմար է տեսողական փաթեթավորման համար, իսկ հարդարման էֆեկտն ավելի լավն է։ Ընդհանուր առմամբ, PLA-ի թափանցիկությունն ու փայլը բարելավման կարիք չունեն, և պետք է ուշադրություն դարձնել, որպեսզի հնարավորինս չնվազեցվի դրա լավ թափանցիկությունը, երբ փոփոխվում են այլ ասպեկտները՝ ապահովելու փաթեթավորման տեսանելիությունը և հարդարման էֆեկտը:

6. PLA-ի ջերմային հատկությունները

PLA նյութի ջերմային կայունությունը համարժեք է PVC-ին, բայց ավելի ցածր, քան PP, PE և PS: Մշակման ջերմաստիճանը, ընդհանուր առմամբ, վերահսկվում է 170 ℃-ից 230 ℃-ի միջև, ինչը հարմար է ներարկման, ձգման, արտամղման, փչման ձևավորման, 3D տպագրության և այլ մշակման գործընթացների համար:

Իրական մշակման գործընթացում PLA-ի բյուրեղացման արագությունը դանդաղ է և, ընդհանուր առմամբ, փոփոխության կարիք ունի: Դանդաղ բյուրեղացման արագության և ցածր բյուրեղության պատճառով PLA-ի ջերմային դեֆորմացիայի ջերմաստիճանը ցածր է, ինչը սահմանափակում է դրա կիրառումը տաք լցոնման կամ ջերմային մանրէազերծման արտադրանքի փաթեթավորման մեջ:

PLA-ի բյուրեղացման արագությունը և բյուրեղությունը մեծացնելու համար PLA-ի օպտիկական մաքրությունը կարող է հնարավորինս մեծանալ արտադրության պահին: Կառուցման բուժումը նաև PLA-ի բյուրեղությունը բարելավելու մեթոդ է: Բացի այդ, միջուկային նյութերը կարող են ավելացվել՝ բարելավելու բյուրեղացման վարքը և բյուրեղությունը՝ դրանով իսկ բարձրացնելով ջերմային դեֆորմացիայի ջերմաստիճանը և բարելավելով դրա ջերմային դիմադրությունը:

7. PLA-ի հակաբակտերիալ հատկությունները

PLA-ն կարող է արտադրանքի մակերեսը դարձնել թույլ թթվային միջավայր և ունի հակաբակտերիալ և մեղմ պաշտպանիչ ազդեցություն: Եթե ​​այլ հակաբակտերիալ միջոցների օժանդակ օգտագործումը կարող է հասնել ավելի քան 90% հակաբակտերիալ մակարդակի, այն կարող է օգտագործվել արտադրանքի հակաբակտերիալ փաթեթավորման համար:

Սովորաբար օգտագործվող անօրգանական հակաբակտերիալ նյութերը հիմնականում ներառում են մետաղական իոններ կամ օքսիդներ, ինչպիսիք են արծաթը, պղինձը և ցինկը: Փաթեթավորման համար սովորաբար օգտագործվող օրգանական հակաբակտերիալ միջոցները ներառում են վանիլին կամ էթիլ վանիլինի միացությունները: Անհրաժեշտ է ուսումնասիրել այլ հակաբակտերիալ միջոցների սննդամթերքի անվտանգությունը:

8. PLA-ի էլեկտրական հատկությունները

PLA-ն կարող է պատրաստվել որպես հաղորդիչ պոլիմերային կոմպոզիտներ՝ լցնելով հաղորդիչ մասնիկներ, ինչպիսիք են ածխածնի սևը (CB), ածխածնային նանոխողովակները (CNTs), ածխածնային մանրաթելերը (CF) կամ գրաֆենը: Հաղորդող պոլիմերային կոմպոզիտները լայնորեն օգտագործվում են հակաստատիկ պլաստմասսաներում, էլեկտրամագնիսական պաշտպանիչ նյութերում, ինքնակառավարվող ջերմաստիճանի ջեռուցման նյութերում, դրական ջերմաստիճանի գործակից նյութերում և էկոլոգիապես զգայուն սարքերում:

Pla-ի վրա հիմնված հաղորդիչ պոլիմերային կոմպոզիտներն ունեն նաև քայքայվողություն և կենսահամատեղելիություն, որոնք կարող են օգտագործվել հատուկ հակաստատիկ փաթեթավորման, էլեկտրամագնիսական պաշտպանիչ փաթեթավորման և խելացի փաթեթավորման մեջ: Pla-ի վրա հիմնված հաղորդիչ պոլիմերը կարող է օգտագործվել գազի կամ հեղուկի սենսորների համար՝ սննդամթերքի որակի տեղեկատվությունը հայտնաբերելու համար: