Полілексична кислота (PLA) - одна з біологічно розкладаних пластмас із зрілими дослідженнями та застосуванням. Його сировина походить від відновлюваних рослинних волокон, кукурудзи, сільськогосподарських побічних продуктів тощо, які мають хорошу біологічну розкладання. PLA має чудові механічні властивості, подібні до поліпропіленових пластмас, і може замінити пластмас PP та PET в деяких полях. У той же час він має хороший глос, прозорість, відчуття та певна антибактеріальна властивість.
1. Поточний стан виробництва PLA
В даний час існує два маршрути синтезу PLA, один - пряма конденсація, тобто молочна кислота безпосередньо зневоднюється і конденсується при високій температурі та низькому тиску. Процес виробництва простий і низький витрат, але молекулярна маса продукту нерівна, а практичний ефект застосування поганий. Інший - це полімеризація відкриття кільця лактиду, яка в даний час є методом виробництва основного потоку.
2. Розбиття PLA
PLA стабільна при кімнатній температурі, але вона легко і швидко деградує в СО2 та воду в дещо більш високих температурних середовищах, середовищах з кислотою та мікробним середовищам. Тому, контролюючи навколишнє середовище та наповнювачі, продукти PLA можна безпечно використовувати протягом періоду дійсності та деградувати в часі після утилізації.
Фактори, що впливають на деградацію PLA, в основному включають молекулярну масу, кристалічний стан, мікроструктуру, температуру навколишнього середовища та вологість, значення рН, час світла та мікроорганізми навколишнього середовища. Змішування PLA з іншими матеріалами може впливати на швидкість деградації. Наприклад, додавання певної кількості деревного борошна або волокна з кукурудзяною соломи до ПЛА може значно прискорити швидкість деградації.
3. Бар'єрна властивість PLA
Бар'єр відноситься до здатності матеріалу запобігти проходженню газової та водяної пари. Бар'єр дуже важливий для пакувальних матеріалів. В даний час найпоширенішим біорозкладаним пластиковим пакетом на ринку є композиція PLA/PBAT. Вдосконалені бар'єрні властивості плівок PLA можуть розширити поле застосування. Фактори, що впливають на бар'єрні властивості PLA, в основному включають внутрішні фактори (молекулярна структура та кристалічний стан) та зовнішні фактори (температура, вологість та зовнішня сила).
1) Нагрівання плівки PLA зменшить свою власність бар'єру, тому PLA не підходить для упаковки їжі, яка вимагає нагрівання.
2) PLA можна розтягнути в певному діапазоні для збільшення властивості бар'єру. Коли коефіцієнт розтягування збільшується з 1 до 6,5, кристалічність PLA значно збільшується і тому вдосконалена властивість бар'єру.
3) Додавання деяких бар'єрів (таких як глина та волокна) до матриці PLA може покращити властивість бар'єру PLA. Це пояснюється тим, що бар'єр продовжує вигнуту шлях процесу проникнення води або газу невеликих молекул.
4) Покриття на поверхні плівки PLA може покращити властивість бар'єру.
4. Механічні властивості PLA
PLA має хорошу силу, але їй не вистачає міцності і надзвичайно сприйнятливий до згинання та деформації, що зазвичай вимагає посилення модифікації. Для того, щоб забезпечити біологічну розкладання PLA, його зазвичай посилюють шляхом змішування з біорозкладаною смолою. PBAT, PBS, PCL, натуральна гума та інші речовини можуть покращити міцність PLA.
5. Оптичні властивості PLA
PLA має прозорість і глянс, які рідкісні в інших розкладаних пластмасах, що порівнянні з цефеном та ПЕТ. Особливо він підходить для візуальної упаковки, а ефект прикраси кращий. Загалом, прозорість та блиск PLA не потрібно вдосконалювати, і слід приділяти увагу, щоб не зменшити її хорошу прозорість максимально при зміні інших аспектів, щоб забезпечити його видимість упаковки та ефект прикраси.
6. Теплові властивості PLA
Теплова стійкість матеріалу PLA еквівалентна матеріалу ПВХ, але нижча, ніж у PP, PE та PS. Температура обробки, як правило, контролюється між 170 ℃ та 230 ℃, що підходить для ін'єкції, розтягування, екструзії, лиття, 3D -друку та інших процесів обробки.
У фактичному процесі обробки швидкість кристалізації PLA повільна і, як правило, вимагає модифікації. Завдяки повільній швидкості кристалізації та низькій кристалічності температура термічної деформації PLA низька, що обмежує її застосування в упаковці гарячої наповнення або нагрівання стерилізації.
З метою збільшення швидкості кристалізації PLA та кристалічності оптична чистота PLA може бути максимально збільшена на момент виробництва. Лікування відпалу - це також метод поліпшення кристалічності PLA. Крім того, для поліпшення поведінки кристалізації та кристалічності можуть бути додані нуклеїдні засоби, тим самим збільшуючи температуру термічної деформації та покращуючи її теплову стійкість.
7. Антибактеріальні властивості PLA
PLA може зробити поверхню продукту слабокислим середовищем і має антибактеріальні та легкі ефекти. Якщо допоміжне використання інших антибактеріальних засобів може досягти більш ніж 90% швидкості антибактерій, його можна використовувати для антибактеріальної упаковки продуктів.
Загально застосовувані неорганічні антибактеріальні засоби, в основному, включають іони металів або оксиди, такі як срібло, мідь та цинк. Загально використовувані органічні антибактеріальні засоби для упаковки включають ванілін або етилові ванілінові сполуки. Необхідно вивчити безпеку харчових продуктів інших антибактеріальних засобів.
8. Електричні властивості PLA
PLA можна готувати як провідні полімерні композити шляхом заповнення провідних частинок, таких як вуглець (CB), вуглецеві нанотрубки (УНТ), вуглецеві волокна (МВ) або графен. Провідні полімерні композити широко застосовуються в антистатичних пластмасах, електромагнітних екранувальних матеріалах, матеріалах, що контролюються самоконтрольними температурами, матеріалів з позитивним коефіцієнтом температури та екологічно чутливими пристроями.
Провідні полімерні композити на основі PLA також мають розкладання та біосумісність, яка може бути використана в спеціальній антистатичній упаковці, електромагнітній екрановій упаковці та інтелектуальній упаковці. Провідний полімер на основі PLA може використовуватися для газових або рідких датчиків для виявлення якісної інформації про їжу.
