Vollständige Analyse der Leistung von Polymilchsäure

Polymilchsäure (PLA) ist einer der biologisch abbaubaren Kunststoffe mit ausgereifter Forschung und Anwendung.Seine Rohstoffe stammen aus nachwachsenden Pflanzenfasern, Mais, landwirtschaftlichen Nebenprodukten usw., die eine gute biologische Abbaubarkeit aufweisen.PLA hat, ähnlich wie Polypropylen-Kunststoffe, hervorragende mechanische Eigenschaften und kann in einigen Bereichen PP- und PET-Kunststoffe ersetzen.Gleichzeitig hat es guten Glanz, Transparenz, Haptik und bestimmte antibakterielle Eigenschaften.

1. Aktueller Stand der PLA-Produktion

Gegenwärtig gibt es zwei Synthesewege von PLA, einer ist die direkte Kondensation, d. h. Milchsäure wird direkt dehydriert und unter hoher Temperatur und niedrigem Druck kondensiert.Das Herstellungsverfahren ist einfach und kostengünstig, aber die Molmasse des Produkts ist ungleichmäßig und der praktische Anwendungseffekt ist schlecht.Das andere ist die Ringöffnungspolymerisation von Lactid, die derzeit das Hauptproduktionsverfahren ist.

2. Abbaubarkeit von PLA

PLA ist bei Raumtemperatur stabil, wird jedoch in Umgebungen mit etwas höheren Temperaturen, Säure-Base-Umgebungen und mikrobiellen Umgebungen leicht und schnell zu CO2 und Wasser abgebaut.Durch die Kontrolle der Umwelt und der Füllstoffe können PLA-Produkte daher innerhalb der Gültigkeitsdauer sicher verwendet und nach der Entsorgung rechtzeitig abgebaut werden.

Zu den Faktoren, die den Abbau von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich Molekülmasse, kristalliner Zustand, Mikrostruktur, Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, pH-Wert, Lichtzeit und Umweltmikroorganismen.Das Mischen von PLA mit anderen Materialien kann die Abbaurate beeinflussen.Beispielsweise kann die Zugabe einer bestimmten Menge Holzmehl oder Maisstrohfasern zu PLA die Abbaurate stark beschleunigen.

3. Die Barriereeigenschaft von PLA

Barriere bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Gas und Wasserdampf am Durchtritt zu hindern.Barriere ist für Verpackungsmaterialien sehr wichtig.Die derzeit am weitesten verbreitete biologisch abbaubare Plastiktüte auf dem Markt ist ein PLA/PBAT-Verbundstoff.Die verbesserten Barriereeigenschaften von PLA-Folien können das Anwendungsfeld erweitern.Zu den Faktoren, die die Barriereeigenschaften von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich interne Faktoren (molekulare Struktur und kristalliner Zustand) und externe Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit und äußere Kraft).

1) Das Erhitzen der PLA-Folie verringert ihre Barriereeigenschaft, daher ist PLA nicht für Lebensmittelverpackungen geeignet, die erhitzt werden müssen.

2) PLA kann in einem bestimmten Bereich gedehnt werden, um die Barriereeigenschaft zu erhöhen.Wenn das Dehnungsverhältnis von 1 auf 6,5 erhöht wird, wird die Kristallinität von PLA stark erhöht und daher die Barriereeigenschaft verbessert.

3) Das Hinzufügen einiger Barrieren (wie Ton und Fasern) zur PLA-Matrix kann die Barriereeigenschaft von PLA verbessern.Dies liegt daran, dass die Barriere den gekrümmten Weg des Wasser- oder Gaspermeationsprozesses kleiner Moleküle verlängert.

4) Die Beschichtung auf der Oberfläche der PLA-Folie kann die Barriereeigenschaft verbessern.

4. Mechanische Eigenschaften von PLA

PLA hat eine gute Festigkeit, aber es fehlt ihm an Zähigkeit und es ist extrem anfällig für Biegung und Verformung, was normalerweise eine Modifizierung der Zähigkeit erfordert.Um die biologische Abbaubarkeit von PLA zu gewährleisten, wird es üblicherweise durch Vermischen mit biologisch abbaubarem Harz gehärtet.PBAT, PBS, PCL, Naturkautschuk und andere Substanzen können die Zähigkeit von PLA verbessern.

5. Optische Eigenschaften von PLA

PLA hat eine Transparenz und einen Glanz, die bei anderen abbaubaren Kunststoffen selten sind, was mit Cellophen und PET vergleichbar ist.Es eignet sich besonders für visuelle Verpackungen und der Dekorationseffekt ist besser.Im Allgemeinen müssen die Transparenz und der Glanz von PLA nicht verbessert werden, und es sollte darauf geachtet werden, dass die gute Transparenz nicht so weit wie möglich reduziert wird, wenn andere Aspekte modifiziert werden, um die Sichtbarkeit der Verpackung und die Dekorationswirkung zu gewährleisten.

6. Thermische Eigenschaften von PLA

Die thermische Stabilität von PLA-Material entspricht der von PVC, ist jedoch geringer als die von PP, PE und PS.Die Verarbeitungstemperatur wird im Allgemeinen zwischen 170 ° C und 230 ° C geregelt, was für Spritzgießen, Strecken, Extrudieren, Blasformen, 3D-Druck und andere Verarbeitungsprozesse geeignet ist.

Im eigentlichen Verarbeitungsprozess ist die PLA-Kristallisationsgeschwindigkeit langsam und erfordert im Allgemeinen eine Modifikation.Aufgrund der langsamen Kristallisationsgeschwindigkeit und niedrigen Kristallinität ist die thermische Verformungstemperatur von PLA niedrig, was seine Anwendung bei der Heißabfüllung oder Verpackung von Produkten durch Hitzesterilisation einschränkt.

Um die PLA-Kristallisationsrate und Kristallinität zu erhöhen, kann die optische Reinheit von PLA zum Zeitpunkt der Herstellung so weit wie möglich erhöht werden.Die Glühbehandlung ist auch ein Verfahren zur Verbesserung der Kristallinität von PLA.Zusätzlich können zur Verbesserung des Kristallisationsverhaltens und der Kristallinität Nukleierungsmittel zugesetzt werden, wodurch die thermische Verformungstemperatur erhöht und die Hitzebeständigkeit verbessert wird.

7. Antibakterielle Eigenschaften von PLA

PLA kann die Oberfläche des Produkts in ein schwach saures Milieu bringen und wirkt antibakteriell und mildbeständig.Wenn die zusätzliche Verwendung anderer antibakterieller Mittel eine antibakterielle Rate von mehr als 90% erreichen kann, kann es für die antibakterielle Verpackung von Produkten verwendet werden.

Die üblicherweise verwendeten anorganischen antibakteriellen Mittel umfassen hauptsächlich Metallionen oder Oxide wie Silber, Kupfer und Zink.Die üblicherweise verwendeten organischen antibakteriellen Mittel zum Verpacken umfassen Vanillin- oder Ethylvanillin-Verbindungen.Die Lebensmittelsicherheit anderer antibakterieller Wirkstoffe muss untersucht werden.

8. Elektrische Eigenschaften von PLA

PLA kann als leitfähige Polymerverbundstoffe hergestellt werden, indem leitfähige Partikel wie Ruß (CB), Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Kohlenstofffasern (CF) oder Graphen eingefüllt werden.Leitfähige Polymerverbundstoffe werden weit verbreitet in antistatischen Kunststoffen, Materialien zur elektromagnetischen Abschirmung, Materialien mit selbstgesteuerter Temperaturheizung, Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten und umweltempfindlichen Geräten verwendet.

Leitfähige Polymerverbundstoffe auf Pla-Basis weisen auch Abbaubarkeit und Biokompatibilität auf, die in speziellen antistatischen Verpackungen, elektromagnetisch abschirmenden Verpackungen und intelligenten Verpackungen verwendet werden können.Pla-basiertes leitfähiges Polymer kann für Gas- oder Flüssigkeitssensoren verwendet werden, um die Qualitätsinformationen von Lebensmitteln zu erfassen.