Полилактикалық қышқыл (PLA) - жетілген зерттеулері мен қолданылуы бар биологиялық ыдырайтын пластмассалардың бірі. Оның шикізаты қалпына келтірілетін өсімдік талшықтарынан, жүгеріден, ауылшаруашылық қосалқы өнімдерінен және т.б. жақсы биоыдырағыштығы бар. PLA полипропиленді пластиктерге ұқсас тамаша механикалық қасиеттерге ие және кейбір салаларда PP және PET пластиктерін алмастыра алады. Сонымен қатар, оның жақсы жылтырлығы, мөлдірлігі, сезімі және белгілі бір бактерияға қарсы қасиеті бар.
1. PLA өндірісінің ағымдағы жағдайы
Қазіргі уақытта PLA синтезінің екі жолы бар, біреуі тікелей конденсация, яғни сүт қышқылы жоғары температура мен төмен қысымда тікелей сусызданады және конденсацияланады. Өндіріс процесі қарапайым және арзан, бірақ өнімнің молекулалық массасы біркелкі емес, практикалық қолдану әсері нашар. Екіншісі - лактидтің сақинаны ашатын полимерленуі, ол қазіргі уақытта өндірістің негізгі әдісі болып табылады.
2. PLA ыдырайтындығы
PLA бөлме температурасында тұрақты, бірақ сәл жоғарырақ температуралық орталарда, қышқыл-негіз орталарында және микробтық орталарда ол оңай және тез CO2 және суға ыдырайды. Сондықтан қоршаған ортаны және толтырғыштарды бақылау арқылы PLA өнімдерін жарамдылық мерзімі ішінде қауіпсіз пайдалануға және қоқысқа тастағаннан кейін уақытында тозуға болады.
PLA ыдырауына әсер ететін факторларға негізінен молекулалық масса, кристалдық күй, микроқұрылым, қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығы, рН мәні, жарық уақыты және қоршаған орта микроорганизмдері жатады. PLA-ны басқа материалдармен араластыру деградация жылдамдығына әсер етуі мүмкін. Мысалы, PLA-ға ағаш ұнының немесе жүгері сабанының белгілі бір мөлшерін қосу деградация жылдамдығын айтарлықтай тездетуі мүмкін.
3. PLA кедергі қасиеті
Кедергі деп материалдың газ бен су буының өтуіне жол бермеу қабілетін айтады. Кедергі орау материалдары үшін өте маңызды. Қазіргі уақытта нарықта ең көп таралған биологиялық ыдырайтын пластикалық пакет PLA/PBAT композиті болып табылады. PLA пленкаларының жақсартылған тосқауыл қасиеттері қолдану өрісін кеңейте алады. PLA тосқауылдық қасиеттеріне әсер ететін факторларға негізінен ішкі факторлар (молекулалық құрылым және кристалдық күй) және сыртқы факторлар (температура, ылғалдылық және сыртқы күш) жатады.
1) PLA пленкасын қыздыру оның тосқауылдық қасиетін азайтады, сондықтан PLA жылытуды қажет ететін тағамды орау үшін жарамайды.
2) PLA кедергі қасиетін арттыру үшін белгілі бір диапазонда созылуы мүмкін. Созылу коэффициенті 1-ден 6,5-ке дейін жоғарылағанда, PLA-ның кристалдылығы айтарлықтай артады, сондықтан кедергі қасиеті жақсарады.
3) PLA матрицасына кейбір кедергілерді (саз және талшықтар сияқты) қосу PLA кедергі қасиетін жақсарта алады. Себебі, тосқауыл кіші молекулалардың су немесе газ өткізу процесінің қисық жолын ұзартады.
4) PLA пленкасының бетіне жабу тосқауыл қасиетін жақсарта алады.
4. PLA механикалық қасиеттері
PLA жақсы беріктікке ие, бірақ оның қаттылығы жоқ және иілу мен деформацияға өте сезімтал, әдетте қатайтуды өзгертуді қажет етеді. PLA биоыдырағыштығын қамтамасыз ету үшін әдетте биологиялық ыдырайтын шайырмен араластыру арқылы қатайтылады. PBAT, PBS, PCL, табиғи каучук және басқа заттар PLA беріктігін жақсарта алады.
5. PLA оптикалық қасиеттері
PLA басқа ыдырайтын пластмассаларда сирек кездесетін мөлдірлік пен жылтырлыққа ие, бұл целлофан және ПЭТ-пен салыстырылады. Бұл әсіресе көрнекі орау үшін қолайлы және безендіру әсері жақсырақ. Жалпы алғанда, PLA мөлдірлігі мен жылтырлығын жақсартудың қажеті жоқ, қаптаманың көрінуін және безендіру әсерін қамтамасыз ету үшін басқа аспектілерді өзгерткен кезде оның жақсы мөлдірлігін мүмкіндігінше азайтпауға назар аудару керек.
6. PLA жылулық қасиеттері
PLA материалының термиялық тұрақтылығы ПВХ-ға баламалы, бірақ PP, PE және PS-тен төмен. Өңдеу температурасы әдетте 170 ℃ және 230 ℃ аралығында бақыланады, ол инъекцияға, созуға, экструзияға, үрлеуге, 3D басып шығаруға және басқа өңдеу процестеріне жарамды.
Нақты өңдеу процесінде PLA кристалдану жылдамдығы баяу және әдетте өзгертуді қажет етеді. Баяу кристалдану жылдамдығына және төмен кристалдылыққа байланысты PLA термиялық деформация температурасы төмен, бұл оны ыстық толтыру немесе термиялық зарарсыздандыру өнімінің қаптамасында қолдануды шектейді.
PLA кристалдану жылдамдығын және кристалдылығын арттыру үшін PLA оптикалық тазалығын өндіру кезінде мүмкіндігінше арттыруға болады. Күйдірумен өңдеу сонымен қатар PLA кристалдылығын жақсарту әдісі болып табылады. Сонымен қатар, кристалдану әрекетін және кристалдылықты жақсарту үшін ядролық агенттерді қосуға болады, осылайша термиялық деформация температурасын арттырады және оның ыстыққа төзімділігін арттырады.
7. PLA бактерияға қарсы қасиеттері
PLA өнімнің бетін әлсіз қышқыл орта қалыптастыра алады және бактерияға қарсы және жұмсақ әсерге ие. Егер басқа бактерияға қарсы агенттерді қосалқы қолдану 90% -дан астам бактерияға қарсы көрсеткішке қол жеткізуге болатын болса, оны өнімдерді бактерияға қарсы орау үшін пайдалануға болады.
Жиі қолданылатын бейорганикалық бактерияға қарсы агенттер негізінен металл иондарын немесе күміс, мыс және мырыш сияқты оксидтерді қамтиды. Қаптама үшін жиі қолданылатын органикалық бактерияға қарсы агенттерге ванилин немесе этил ванилин қосылыстары жатады. Басқа бактерияға қарсы агенттердің тағамдық қауіпсіздігін зерттеу қажет.
8. PLA электрлік қасиеттері
PLA көміртегі қара (CB), көміртекті нанотүтіктер (CNTs), көміртекті талшықтар (CF) немесе графен сияқты өткізгіш бөлшектерді толтыру арқылы өткізгіш полимер композиттері ретінде дайындалуы мүмкін. Өткізгіш полимерлі композиттер антистатикалық пластиктерде, электромагниттік экрандаушы материалдарда, өзін-өзі басқаратын температураны қыздыру материалдарында, оң температуралық коэффициентті материалдарда және қоршаған ортаға сезімтал құрылғыларда кеңінен қолданылады.
Плаза негізіндегі өткізгіш полимер композиттері де ыдырайтын және биоүйлесімділікке ие, оларды арнайы антистатикалық қаптамада, электромагниттік экрандаушы қаптамада және интеллектуалды қаптамада қолдануға болады. Пла негізіндегі өткізгіш полимерді тағамның сапасы туралы ақпаратты анықтау үшін газ немесе сұйықтық сенсорлары үшін пайдалануға болады.
