Polilaktik asit (PLA), olgun araştırma ve uygulamalara sahip biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerden biridir. Hammaddeleri biyolojik olarak parçalanabilirliği iyi olan yenilenebilir bitki liflerinden, mısırdan, tarımsal yan ürünlerden vb. gelir. PLA, polipropilen plastiklere benzer şekilde mükemmel mekanik özelliklere sahiptir ve bazı alanlarda PP ve PET plastiklerin yerini alabilir. Aynı zamanda iyi bir parlaklık, şeffaflık, his ve belirli bir antibakteriyel özelliğe sahiptir.
1. PLA üretiminin mevcut durumu
Şu anda PLA'nın iki sentez yolu vardır; biri doğrudan yoğunlaşmadır, yani laktik asit doğrudan yüksek sıcaklık ve düşük basınç altında dehidre edilir ve yoğunlaştırılır. Üretim süreci basit ve düşük maliyetlidir, ancak ürünün moleküler kütlesi eşit değildir ve pratik uygulama etkisi zayıftır. Diğeri ise şu anda ana üretim yöntemi olan laktitin halka açılması polimerizasyonudur.
2. PLA'nın bozunabilirliği
PLA oda sıcaklığında stabildir ancak biraz daha yüksek sıcaklıktaki ortamlarda, asit bazlı ortamlarda ve mikrobiyal ortamlarda kolayca ve hızlı bir şekilde CO2 ve suya ayrışır. Bu nedenle çevre ve dolgu maddeleri kontrol edilerek PLA ürünleri geçerlilik süresi içerisinde güvenle kullanılabilir ve bertaraf edildikten sonra zamanla bozunabilir.
PLA'nın bozunmasını etkileyen faktörler arasında temel olarak moleküler kütle, kristal durumu, mikro yapı, ortam sıcaklığı ve nemi, pH değeri, ışık süresi ve çevresel mikroorganizmalar yer alır. PLA'nın diğer malzemelerle harmanlanması bozunma oranını etkileyebilir. Örneğin, PLA'ya belirli bir miktarda odun unu veya mısır samanı lifi eklemek, bozunma oranını büyük ölçüde hızlandırabilir.
3. PLA'nın bariyer özelliği
Bariyer, bir malzemenin gaz ve su buharının geçmesini önleme yeteneğini ifade eder. Bariyer ambalaj malzemeleri için çok önemlidir. Şu anda piyasadaki en yaygın biyolojik olarak parçalanabilen plastik torba PLA/PBAT kompozitidir. PLA filmlerin geliştirilmiş bariyer özellikleri uygulama alanını genişletebilir. PLA'nın bariyer özelliklerini etkileyen faktörler esas olarak iç faktörleri (moleküler yapı ve kristal durumu) ve dış faktörleri (sıcaklık, nem ve dış kuvvet) içerir.
1) PLA filminin ısıtılması bariyer özelliğini azaltacaktır, dolayısıyla PLA ısıtma gerektiren gıda ambalajları için uygun değildir.
2) PLA bariyer özelliğini arttırmak için belirli bir aralıkta gerilebilir. Gerilme oranı 1'den 6,5'e çıkarıldığında PLA'nın kristalliği büyük ölçüde artar ve dolayısıyla bariyer özelliği iyileşir.
3) PLA matrisine bazı bariyerlerin (kil ve lifler gibi) eklenmesi PLA'nın bariyer özelliğini geliştirebilir. Bunun nedeni, bariyerin küçük moleküllerin su veya gaz nüfuz etme sürecinin kavisli yolunu uzatmasıdır.
4) PLA filminin yüzeyindeki kaplama bariyer özelliğini geliştirebilir.
4. PLA'nın mekanik özellikleri
PLA iyi bir güce sahiptir, ancak tokluktan yoksundur ve genellikle toklaştırma modifikasyonu gerektiren bükülme ve deformasyona karşı son derece hassastır. PLA'nın biyolojik olarak parçalanabilirliğini sağlamak için genellikle biyolojik olarak parçalanabilir reçine ile harmanlanarak sertleştirilir. PBAT, PBS, PCL, doğal kauçuk ve diğer maddeler PLA'nın dayanıklılığını artırabilir.
5. PLA'nın optik özellikleri
PLA, diğer bozunabilir plastiklerde nadir görülen, selofen ve PET ile karşılaştırılabilecek bir şeffaflığa ve parlaklığa sahiptir. Özellikle görsel paketleme için uygundur ve dekorasyon etkisi daha iyidir. Genel olarak, PLA'nın şeffaflığının ve parlaklığının iyileştirilmesine gerek yoktur ve ambalajın görünürlüğünü ve dekorasyon etkisini sağlamak için diğer yönleri değiştirirken iyi şeffaflığını mümkün olduğunca azaltmamaya dikkat edilmelidir.
6. PLA'nın termal özellikleri
PLA malzemesinin termal stabilitesi PVC'ye eşdeğerdir ancak PP, PE ve PS'den daha düşüktür. İşleme sıcaklığı genellikle enjeksiyon, germe, ekstrüzyon, üflemeli kalıplama, 3D baskı ve diğer işleme işlemleri için uygun olan 170 ° C ile 230 ° C arasında kontrol edilir.
Gerçek işleme sürecinde PLA kristalleşme hızı yavaştır ve genellikle modifikasyon gerektirir. Yavaş kristalleşme hızı ve düşük kristallik nedeniyle PLA'nın termal deformasyon sıcaklığı düşüktür, bu da sıcak dolum veya ısıyla sterilizasyon ürün ambalajındaki uygulamasını sınırlar.
PLA kristalleşme hızını ve kristalliğini arttırmak için üretim anında PLA'nın optik saflığı mümkün olduğu kadar artırılabilir. Tavlama işlemi aynı zamanda PLA'nın kristalliğini iyileştirmeye yönelik bir yöntemdir. Ek olarak, kristalizasyon davranışını ve kristalliği geliştirmek, böylece termal deformasyon sıcaklığını arttırmak ve ısı direncini geliştirmek için çekirdekleştirici maddeler eklenebilir.
7. PLA'nın antibakteriyel özellikleri
PLA, ürünün yüzeyini zayıf asidik bir ortam haline getirebilir ve antibakteriyel ve hafif geçirmez etkilere sahiptir. Diğer antibakteriyel ajanların yardımcı kullanımı %90'ın üzerinde antibakteriyel orana ulaşabilirse, ürünlerin antibakteriyel ambalajlanmasında kullanılabilir.
Yaygın olarak kullanılan inorganik antibakteriyel maddeler esas olarak gümüş, bakır ve çinko gibi metal iyonlarını veya oksitleri içerir. Ambalajlamada yaygın olarak kullanılan organik antibakteriyel maddeler vanilin veya etil vanilin bileşiklerini içerir. Diğer antibakteriyel ajanların gıda güvenliğinin araştırılması gerekmektedir.
8. PLA'nın elektriksel özellikleri
PLA, karbon siyahı (CB), karbon nanotüpleri (CNT'ler), karbon fiberleri (CF) veya grafen gibi iletken parçacıkların doldurulmasıyla iletken polimer kompozitler olarak hazırlanabilir. İletken polimer kompozitler, antistatik plastiklerde, elektromanyetik koruyucu malzemelerde, kendinden kontrollü sıcaklık ısıtma malzemelerinde, pozitif sıcaklık katsayılı malzemelerde ve çevreye duyarlı cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Pla bazlı iletken polimer kompozitler ayrıca özel antistatik paketleme, elektromanyetik koruyucu paketleme ve akıllı paketlemede kullanılabilen bozunabilirliğe ve biyouyumluluğa sahiptir. Pla bazlı iletken polimer, gıdanın kalite bilgisini tespit etmek için gaz veya sıvı sensörlerinde kullanılabilir.
