Acidul polilactic (PLA) este unul dintre materialele plastice biodegradabile cu cercetare și aplicare matură. Materiile prime provin din fibre de plante regenerabile, porumb, subproduse agricole, etc., care au o biodegradabilitate bună. PLA are proprietăți mecanice excelente, similare cu materialele plastice din polipropilenă și poate înlocui materialele plastice PP și PET în unele domenii. În același timp, are un luciu bun, transparență, senzație și anumite proprietăți antibacteriene.
1.. Starea actuală a producției PLA
În prezent, există două căi de sinteză ale PLA, una este condensarea directă, adică acidul lactic este direct deshidratat și condensat la temperatură ridicată și presiune scăzută. Procesul de producție este costul simplu și scăzut, dar masa moleculară a produsului este inegală, iar efectul de aplicare practică este slab. Cealaltă este polimerizarea cu deschiderea inelului lactidei, care este metoda de producție principală în prezent.
2. Degradabilitatea PLA
PLA este stabilă la temperatura camerei, dar se degradează ușor și rapid în CO2 și apă în medii de temperatură ușor mai ridicate, medii de bază acid și medii microbiene. Prin urmare, prin controlul mediului și umpluturii, produsele PLA pot fi utilizate în siguranță în perioada de validitate și degradate în timp după eliminare.
Factorii care afectează degradarea PLA includ în principal masa moleculară, starea cristalină, microstructura, temperatura și umiditatea mediului, valoarea pH -ului, timpul ușor și microorganismele de mediu. Amestecarea PLA cu alte materiale poate afecta rata de degradare. De exemplu, adăugarea unei anumite cantități de făină de lemn sau fibră de paie de porumb la PLA poate accelera foarte mult rata de degradare.
3. Proprietatea barierei PLA
Bariera se referă la capacitatea unui material de a preveni trecerea vaporilor de gaz și apă. Bariera este foarte importantă pentru materialele de ambalare. În prezent, cea mai comună pungă de plastic biodegradabilă de pe piață este PLA/PBAT Composite. Proprietățile de barieră îmbunătățite ale filmelor PLA pot lărgi câmpul de aplicație. Factorii care afectează proprietățile de barieră ale PLA includ în principal factori interni (structură moleculară și stare cristalină) și factori externi (temperatură, umiditate și forță externă).
1) Încălzirea filmului PLA își va reduce proprietatea de barieră, astfel încât PLA nu este potrivită pentru ambalajele alimentare care necesită încălzire.
2) PLA poate fi întinsă într -un anumit interval pentru a crește proprietatea barierei. Când raportul de întindere este crescut de la 1 la 6,5, cristalinitatea PLA este mult crescută și, prin urmare, proprietatea de barieră este îmbunătățită.
3) Adăugarea unor bariere (cum ar fi argilă și fibre) la matricea PLA poate îmbunătăți proprietatea de barieră a PLA. Acest lucru se datorează faptului că bariera prelungește calea curbată a procesului de permeare a apei sau a gazelor de molecule mici.
4) Acoperirea pe suprafața filmului PLA poate îmbunătăți proprietatea barierei.
4. Proprietățile mecanice ale PLA
PLA are o putere bună, dar îi lipsește duritatea și este extrem de susceptibilă la îndoire și deformare, ceea ce necesită de obicei modificarea întăririi. Pentru a asigura biodegradabilitatea PLA, aceasta este de obicei întărită prin amestecarea cu rășină biodegradabilă. PBAT, PBS, PCL, cauciuc natural și alte substanțe pot îmbunătăți duritatea PLA.
5. Proprietăți optice ale PLA
PLA are o transparență și luciu care sunt rare în alte materiale plastice degradabile, care este comparabilă cu celofenul și PET. Este potrivit în special pentru ambalajele vizuale, iar efectul de decorare este mai bun. În general, transparența și luciul PLA nu trebuie îmbunătățite, iar ar trebui să se acorde atenție pentru a nu -și reduce cât mai mult transparența bună atunci când modificați alte aspecte pentru a asigura vizibilitatea și efectul de decorare a ambalajelor.
6. Proprietățile termice ale PLA
Stabilitatea termică a materialului PLA este echivalentă cu cea a PVC, dar mai mică decât cea a PP, PE și PS. Temperatura de procesare este controlată în general între 170 ℃ și 230 ℃, care este potrivită pentru injecție, întindere, extrudare, modelare a loviturilor, imprimare 3D și alte procese de procesare.
În procesul de procesare efectivă, rata de cristalizare a PLA este lentă și, în general, necesită modificări. Datorită vitezei lente de cristalizare și a cristalinității scăzute, temperatura de deformare termică a PLA este scăzută, ceea ce limitează aplicarea acesteia în ambalarea produsului de umplutură la cald sau sterilizare termică.
Pentru a crește rata de cristalizare a PLA și cristalinitatea, puritatea optică a PLA poate fi crescută pe cât posibil în momentul producției. Tratamentul de recoacere este, de asemenea, o metodă de îmbunătățire a cristalinității PLA. În plus, se pot adăuga agenți de nucleare pentru a îmbunătăți comportamentul de cristalizare și cristalinitatea, crescând astfel temperatura de deformare termică și îmbunătățind rezistența la căldură.
7. Proprietățile antibacteriene ale PLA
PLA poate face ca suprafața produsului să formeze un mediu slab acid și are efecte antibacteriene și ușoare. Dacă utilizarea auxiliară a altor agenți antibacterieni poate obține mai mult de 90% rată antibacteriană, poate fi utilizată pentru ambalarea antibacteriană a produselor.
Agenții antibacterieni anorganici folosiți frecvent includ în principal ioni metalici sau oxizi precum argint, cupru și zinc. Agenții antibacterieni organici folosiți frecvent pentru ambalare includ compuși de vanilină sau etilic vanilină. Siguranța alimentară a altor agenți antibacterieni trebuie studiată.
8. Proprietățile electrice ale PLA
PLA poate fi preparat ca compozite polimerice conductoare prin umplerea particulelor conductoare, cum ar fi negru de carbon (CB), nanotuburi de carbon (CNT), fibre de carbon (CF) sau grafen. Compozitele polimerice conductoare sunt utilizate pe scară largă în materialele plastice antistatice, materiale de protecție electromagnetică, materiale autocontrolate de încălzire a temperaturii, materiale cu coeficient de temperatură pozitivă și dispozitive sensibile la mediu.
Compozitele polimerice conductoare bazate pe PLA au, de asemenea, degradabilitate și biocompatibilitate, care pot fi utilizate în ambalaje antistatice speciale, ambalaje electromagnetice de protecție și ambalaje inteligente. Polimerul conductor pe bază de PLA poate fi utilizat pentru senzori de gaz sau lichid pentru a detecta informațiile de calitate ale alimentelor.
