Polymelkesyre (PLA) er en av de biologisk nedbrytbare plastene med moden forskning og anvendelse. Råvarene kommer fra fornybare plantefibre, mais, biprodukter fra landbruket, etc., som har god biologisk nedbrytbarhet. PLA har utmerkede mekaniske egenskaper, lik polypropylenplast, og kan erstatte PP- og PET-plast på enkelte områder. Samtidig har den god glans, gjennomsiktighet, følelse og visse antibakterielle egenskaper.
1. Nåværende status for PLA-produksjon
For tiden er det to synteseveier for PLA, den ene er direkte kondensering, det vil si at melkesyre blir direkte dehydrert og kondensert under høy temperatur og lavt trykk. Produksjonsprosessen er enkel og lav kostnad, men produktets molekylmasse er ujevn, og den praktiske applikasjonseffekten er dårlig. Den andre er ringåpningspolymeriseringen av laktid, som er den vanlige produksjonsmetoden for tiden.
2. Nedbrytbarhet av PLA
PLA er stabilt ved romtemperatur, men det brytes enkelt og raskt ned til CO2 og vann i miljøer med litt høyere temperatur, syre-base miljøer og mikrobielle miljøer. Derfor, ved å kontrollere miljøet og fyllstoffene, kan PLA-produkter trygt brukes innenfor gyldighetsperioden og degraderes i tide etter avhending.
Faktorene som påvirker nedbrytningen av PLA inkluderer hovedsakelig molekylmasse, krystallinsk tilstand, mikrostruktur, miljøtemperatur og fuktighet, pH-verdi, lystid og miljømikroorganismer. Blanding av PLA med andre materialer kan påvirke nedbrytningshastigheten. For eksempel kan tilsetning av en viss mengde tremel eller maishalmfiber til PLA akselerere nedbrytningshastigheten betraktelig.
3. Barriereegenskapen til PLA
Barriere refererer til et materiales evne til å hindre gass og vanndamp i å passere gjennom. Barriere er svært viktig for emballasjematerialer. For tiden er den vanligste biologisk nedbrytbare plastposen på markedet PLA/PBAT-kompositt. De forbedrede barriereegenskapene til PLA-filmer kan utvide bruksområdet. Faktorene som påvirker barriereegenskapene til PLA inkluderer hovedsakelig interne faktorer (molekylær struktur og krystallinsk tilstand) og eksterne faktorer (temperatur, fuktighet og ytre kraft).
1) Oppvarming av PLA-filmen vil redusere barriereegenskapene, så PLA er ikke egnet for matemballasje som krever oppvarming.
2) PLA kan strekkes i et visst område for å øke barriereegenskapen. Når strekkforholdet økes fra 1 til 6,5, økes krystalliniteten til PLA kraftig og derfor forbedres barriereegenskapen.
3) Å legge til noen barrierer (som leire og fibre) til PLA-matrisen kan forbedre barriereegenskapen til PLA. Dette er fordi barrieren forlenger den buede banen til vann- eller gassgjennomtrengningsprosessen til små molekyler.
4) Belegg på overflaten av PLA-film kan forbedre barriereegenskapen.
4. Mekaniske egenskaper til PLA
PLA har god styrke, men den mangler seighet og er ekstremt utsatt for bøyning og deformasjon, noe som vanligvis krever modifisering av herding. For å sikre biologisk nedbrytbarhet av PLA, blir det vanligvis herdet ved å blande med biologisk nedbrytbar harpiks. PBAT, PBS, PCL, naturgummi og andre stoffer kan forbedre seigheten til PLA.
5. Optiske egenskaper til PLA
PLA har en gjennomsiktighet og glans som er sjelden i annen nedbrytbar plast, som kan sammenlignes med cellofen og PET. Den er spesielt egnet for visuell emballasje, og dekorasjonseffekten er bedre. Generelt trenger ikke åpenheten og glansen til PLA å forbedres, og det bør tas hensyn til ikke å redusere dens gode gjennomsiktighet så mye som mulig når du endrer andre aspekter for å sikre emballasjens synlighet og dekorasjonseffekt.
6. Termiske egenskaper til PLA
Den termiske stabiliteten til PLA-materiale er ekvivalent med PVC, men lavere enn for PP, PE og PS. Behandlingstemperaturen er generelt kontrollert mellom 170 ℃ og 230 ℃, som er egnet for injeksjon, strekking, ekstrudering, blåsestøping, 3D-utskrift og andre prosesseringsprosesser.
I selve prosesseringsprosessen er PLA-krystalliseringshastigheten langsom og krever generelt modifikasjon. På grunn av den langsomme krystalliseringshastigheten og den lave krystalliniteten, er den termiske deformasjonstemperaturen til PLA lav, noe som begrenser bruken i varmfylling eller varmesteriliseringsproduktemballasje.
For å øke PLA-krystalliseringshastigheten og krystalliniteten, kan den optiske renheten til PLA økes så mye som mulig på produksjonstidspunktet. Glødebehandling er også en metode for å forbedre krystalliniteten til PLA. I tillegg kan kjernedannende midler tilsettes for å forbedre krystalliseringsoppførselen og krystalliniteten, og derved øke den termiske deformasjonstemperaturen og forbedre dens varmebestandighet.
7. Antibakterielle egenskaper til PLA
PLA kan få overflaten til produktet til å danne et svakt surt miljø, og har antibakterielle og mildtsikre effekter. Hvis tilleggsbruken av andre antibakterielle midler kan oppnå mer enn 90% antibakteriell hastighet, kan den brukes til antibakteriell emballasje av produkter.
De vanlige uorganiske antibakterielle midlene inkluderer hovedsakelig metallioner eller oksider som sølv, kobber og sink. De ofte brukte organiske antibakterielle midlene for emballasje inkluderer vanillin eller etylvanillinforbindelser. Matsikkerheten til andre antibakterielle midler må studeres.
8. Elektriske egenskaper til PLA
PLA kan fremstilles som ledende polymerkompositter ved å fylle ledende partikler som kjønrøk (CB), karbonnanorør (CNT), karbonfibre (CF) eller grafen. Ledende polymerkompositter er mye brukt i antistatisk plast, elektromagnetiske skjermingsmaterialer, selvkontrollerte temperaturvarmematerialer, positive temperaturkoeffisientmaterialer og miljøsensitive enheter.
Pla-baserte ledende polymerkompositter har også nedbrytbarhet og biokompatibilitet, som kan brukes i spesiell antistatisk emballasje, elektromagnetisk skjerming og intelligent emballasje. Pla-basert ledende polymer kan brukes til gass- eller væskesensorer for å oppdage kvalitetsinformasjonen til mat.
