Vollständige Analyse der PLA-Leistung
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Polymilchsäure (PLA) ist einer der ausgereifteren abbaubaren Kunststoffe in Forschung und Anwendung. Seine Rohstoffe stammen aus nachwachsenden Pflanzenfasern, Mais, landwirtschaftlichen Nebenprodukten usw. und sind biologisch gut abbaubar. PLA verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und ähnelt Polypropylen-Kunststoffen. Es kann in einigen Bereichen PP- und PET-Kunststoffe ersetzen und weist guten Glanz, Transparenz, Haptik und bestimmte antibakterielle Eigenschaften auf.
1- Produktionsstatus von PLA
Derzeit gibt es zwei Synthesewege für PLA. Eine davon ist die direkte Polykondensationsmethode, die direkte Dehydratisierung und Polykondensation von Milchsäure bei hoher Temperatur und niedrigem Druck. Die andere ist die Lactid-Ringöffnungspolymerisationsmethode, die derzeit die gängige Produktionsmethode ist. Die ringöffnende Polymerisationsmethode von PLA zeichnet sich durch eine hohe Produktionseffizienz, gute Produktqualität und hohe Kosten aus.
2- Abbaubarkeit von PLA
LA ist bei Raumtemperatur relativ stabil, kann jedoch in einer Umgebung mit etwas höherer Temperatur, einer Säure-Base-Umgebung und einer mikrobiellen Umgebung leicht schnell zu CO2 und Wasser abgebaut werden. Daher können PLA-Produkte innerhalb der Gültigkeitsdauer sicher verwendet werden, indem die Umgebung und die Füllstoffe kontrolliert werden, und können nach dem Entsorgen rechtzeitig abgebaut werden.
Zu den Faktoren, die den Abbau von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich Molekulargewicht, Kristallisationszustand, Mikrostruktur, Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, pH-Wert, Lichtdauer und Umweltmikroorganismen.
Das Mischen von PLA mit anderen Materialien kann die Abbaurate beeinflussen. Beispielsweise kann die Zugabe von etwas Holzpulver oder Maisstängelfasern zu PLA die Abbaurate erheblich beschleunigen.
3 – Barriereeigenschaften von PLA
Barriereeigenschaften beziehen sich auf die Fähigkeit eines Materials, die Übertragung von Gas und Wasserdampf zu verhindern. Barriereeigenschaften sind für Verpackungsmaterialien sehr wichtig. Die am häufigsten auf dem Markt erhältlichen abbaubaren Plastiktüten sind PLA/PBAT-Verbundmaterialien. Die Verbesserung der Barriereeigenschaften von PLA-Folien kann die Anwendungsbereiche erweitern.
Zu den Faktoren, die die Barriereeigenschaften von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich interne Faktoren (Molekülstruktur und Kristallisationszustand) und externe Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, äußere Kraft).
1) Durch Erhitzen der PLA-Folie werden ihre Barriereeigenschaften verringert, sodass PLA nicht für Lebensmittelverpackungen geeignet ist, die erhitzt werden müssen.
2) Durch Dehnen von PLA in einem bestimmten Bereich kann die Barriereeigenschaft erhöht werden. Wenn das Streckverhältnis von 1 auf 6,5 erhöht wird, nimmt die Kristallinität des PLA stark zu, sodass die Barriereeigenschaften verbessert werden.
3) Das Hinzufügen einiger Barrieren (z. B. Ton und Fasern) zur PLA-Matrix kann die Barriereeigenschaften von PLA verbessern. Dies liegt daran, dass die Barriere den gewundenen Weg des Wasser- oder Gaspermeationsprozesses für kleine Moleküle verlängert.
4) Eine Beschichtung auf der Oberfläche der PLA-Folie kann die Barriereeigenschaft verbessern.
4- Mechanische Eigenschaften von PLA
PLA hat eine gute Festigkeit und ähnliche mechanische Eigenschaften wie PP, aber es mangelt ihm an Zähigkeit und lässt sich leicht biegen und verformen, sodass in der Regel eine härtende Modifikation erforderlich ist.
Um die biologische Abbaubarkeit von PLA sicherzustellen, werden üblicherweise biologisch abbaubare Harze zum Mischen und zur Zähigkeitsmodifizierung verwendet. Stoffe wie PBAT, PBS, PCL und Naturkautschuk können die Zähigkeit von PLA verbessern.
5- Optische Eigenschaften von PLA
PLA weist Transparenz und Glanz auf, die bei anderen abbaubaren Kunststoffen selten sind, vergleichbar mit Cellophan und PET, und eignet sich besonders für visuelle Verpackungen mit guten dekorativen Effekten. Im Allgemeinen müssen Transparenz und Glanz von PLA nicht verbessert werden. Es ist zu beachten, dass seine gute Transparenz bei der Änderung anderer Aspekte nicht so weit wie möglich verringert werden sollte, um die Sichtbarkeit der Verpackung und den Dekorationseffekt sicherzustellen.
6- TThermische Eigenschaften von PLA
Die thermische Stabilität des PLA-Materials entspricht der von PVC, ist jedoch niedriger als die von PP, PE und PS. Die Verarbeitungstemperatur liegt im Allgemeinen zwischen 170 und 230 °C und eignet sich zum Spritzgießen, Strecken, Extrudieren, Blasformen, 3D-Drucken und anderen kostengünstigen Verfahren.
Im eigentlichen Verarbeitungsprozess ist die Kristallisationsrate von PLA langsam und muss im Allgemeinen geändert werden. Aufgrund der langsamen Kristallisationsrate und der geringen Kristallinität ist die Wärmeverformungstemperatur von PLA niedrig, was seine Anwendung in Heißabfüll- oder hitzesterilisierten Produktverpackungen einschränkt.
Um die Kristallisationsrate und Kristallinität von PLA zu verbessern, kann die optische Reinheit von PLA während der Produktion so weit wie möglich erhöht werden. Auch die Glühbehandlung ist eine Methode zur Verbesserung der Kristallinität von PLA. Darüber hinaus kann ein Keimbildner hinzugefügt werden, um das Kristallisationsverhalten zu verbessern, seine Kristallinität zu erhöhen und dann die Wärmeformbeständigkeitstemperatur zu erhöhen, um seine Hitzebeständigkeit zu verbessern.
7 – Antibakterielle Eigenschaften von PLA
PLA kann eine schwach saure Umgebung auf der Oberfläche des Produkts bilden und hat antibakterielle und antimykotische Wirkungen. Wenn es mit anderen antibakteriellen Wirkstoffen ergänzt wird, kann eine antibakterielle Wirkung von mehr als 90 % erreicht werden und es kann für die antibakterielle Verpackung von Produkten verwendet werden.
Zu den häufig verwendeten anorganischen antibakteriellen Wirkstoffen gehören hauptsächlich Metallionen oder Oxide wie Silber, Kupfer und Zink. Zu den organischen antibakteriellen Wirkstoffen, die häufig in Verpackungen verwendet werden, gehören Vanillin- oder Ethylvanillinverbindungen. Die Lebensmittelsicherheit anderer antibakterieller Wirkstoffe muss untersucht werden. Die Hitzebeständigkeit des Mittels ist schlecht und die Gültigkeitsdauer kurz.
8- Elektrische Eigenschaften von PLA
PLA kann zur Herstellung leitfähiger Polymerverbundstoffe verwendet werden, indem leitfähige Partikel wie Ruß (CB), Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Kohlenstofffasern (CFs) oder Graphen eingefüllt werden. Leitfähige Polymerverbundmaterialien werden häufig in antistatischen Kunststoffen, Materialien zur elektromagnetischen Abschirmung, selbststeuernden Heizmaterialien, Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten und umweltempfindlichen Geräten verwendet.
CPCS auf Basis von PLA ist auch abbaubar und biokompatibel und kann in speziellen antistatischen Verpackungen, Verpackungen zur elektromagnetischen Abschirmung und intelligenten Verpackungen usw. verwendet werden. Beispielsweise können leitfähige Polymere auf PLA-Basis für Gas- oder Flüssigkeitssensoren verwendet werden, um Informationen zur Lebensmittelqualität zu erfassen.
1- Produktionsstatus von PLA
Derzeit gibt es zwei Synthesewege für PLA. Eine davon ist die direkte Polykondensationsmethode, die direkte Dehydratisierung und Polykondensation von Milchsäure bei hoher Temperatur und niedrigem Druck. Die andere ist die Lactid-Ringöffnungspolymerisationsmethode, die derzeit die gängige Produktionsmethode ist. Die ringöffnende Polymerisationsmethode von PLA zeichnet sich durch eine hohe Produktionseffizienz, gute Produktqualität und hohe Kosten aus.
2- Abbaubarkeit von PLA
LA ist bei Raumtemperatur relativ stabil, kann jedoch in einer Umgebung mit etwas höherer Temperatur, einer Säure-Base-Umgebung und einer mikrobiellen Umgebung leicht schnell zu CO2 und Wasser abgebaut werden. Daher können PLA-Produkte innerhalb der Gültigkeitsdauer sicher verwendet werden, indem die Umgebung und die Füllstoffe kontrolliert werden, und können nach dem Entsorgen rechtzeitig abgebaut werden.
Zu den Faktoren, die den Abbau von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich Molekulargewicht, Kristallisationszustand, Mikrostruktur, Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, pH-Wert, Lichtdauer und Umweltmikroorganismen.
Das Mischen von PLA mit anderen Materialien kann die Abbaurate beeinflussen. Beispielsweise kann die Zugabe von etwas Holzpulver oder Maisstängelfasern zu PLA die Abbaurate erheblich beschleunigen.
3 – Barriereeigenschaften von PLA
Barriereeigenschaften beziehen sich auf die Fähigkeit eines Materials, die Übertragung von Gas und Wasserdampf zu verhindern. Barriereeigenschaften sind für Verpackungsmaterialien sehr wichtig. Die am häufigsten auf dem Markt erhältlichen abbaubaren Plastiktüten sind PLA/PBAT-Verbundmaterialien. Die Verbesserung der Barriereeigenschaften von PLA-Folien kann die Anwendungsbereiche erweitern.
Zu den Faktoren, die die Barriereeigenschaften von PLA beeinflussen, gehören hauptsächlich interne Faktoren (Molekülstruktur und Kristallisationszustand) und externe Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, äußere Kraft).
1) Durch Erhitzen der PLA-Folie werden ihre Barriereeigenschaften verringert, sodass PLA nicht für Lebensmittelverpackungen geeignet ist, die erhitzt werden müssen.
2) Durch Dehnen von PLA in einem bestimmten Bereich kann die Barriereeigenschaft erhöht werden. Wenn das Streckverhältnis von 1 auf 6,5 erhöht wird, nimmt die Kristallinität des PLA stark zu, sodass die Barriereeigenschaften verbessert werden.
3) Das Hinzufügen einiger Barrieren (z. B. Ton und Fasern) zur PLA-Matrix kann die Barriereeigenschaften von PLA verbessern. Dies liegt daran, dass die Barriere den gewundenen Weg des Wasser- oder Gaspermeationsprozesses für kleine Moleküle verlängert.
4) Eine Beschichtung auf der Oberfläche der PLA-Folie kann die Barriereeigenschaft verbessern.
4- Mechanische Eigenschaften von PLA
PLA hat eine gute Festigkeit und ähnliche mechanische Eigenschaften wie PP, aber es mangelt ihm an Zähigkeit und lässt sich leicht biegen und verformen, sodass in der Regel eine härtende Modifikation erforderlich ist.
Um die biologische Abbaubarkeit von PLA sicherzustellen, werden üblicherweise biologisch abbaubare Harze zum Mischen und zur Zähigkeitsmodifizierung verwendet. Stoffe wie PBAT, PBS, PCL und Naturkautschuk können die Zähigkeit von PLA verbessern.
5- Optische Eigenschaften von PLA
PLA weist Transparenz und Glanz auf, die bei anderen abbaubaren Kunststoffen selten sind, vergleichbar mit Cellophan und PET, und eignet sich besonders für visuelle Verpackungen mit guten dekorativen Effekten. Im Allgemeinen müssen Transparenz und Glanz von PLA nicht verbessert werden. Es ist zu beachten, dass seine gute Transparenz bei der Änderung anderer Aspekte nicht so weit wie möglich verringert werden sollte, um die Sichtbarkeit der Verpackung und den Dekorationseffekt sicherzustellen.
6- TThermische Eigenschaften von PLA
Die thermische Stabilität des PLA-Materials entspricht der von PVC, ist jedoch niedriger als die von PP, PE und PS. Die Verarbeitungstemperatur liegt im Allgemeinen zwischen 170 und 230 °C und eignet sich zum Spritzgießen, Strecken, Extrudieren, Blasformen, 3D-Drucken und anderen kostengünstigen Verfahren.
Im eigentlichen Verarbeitungsprozess ist die Kristallisationsrate von PLA langsam und muss im Allgemeinen geändert werden. Aufgrund der langsamen Kristallisationsrate und der geringen Kristallinität ist die Wärmeverformungstemperatur von PLA niedrig, was seine Anwendung in Heißabfüll- oder hitzesterilisierten Produktverpackungen einschränkt.
Um die Kristallisationsrate und Kristallinität von PLA zu verbessern, kann die optische Reinheit von PLA während der Produktion so weit wie möglich erhöht werden. Auch die Glühbehandlung ist eine Methode zur Verbesserung der Kristallinität von PLA. Darüber hinaus kann ein Keimbildner hinzugefügt werden, um das Kristallisationsverhalten zu verbessern, seine Kristallinität zu erhöhen und dann die Wärmeformbeständigkeitstemperatur zu erhöhen, um seine Hitzebeständigkeit zu verbessern.
7 – Antibakterielle Eigenschaften von PLA
PLA kann eine schwach saure Umgebung auf der Oberfläche des Produkts bilden und hat antibakterielle und antimykotische Wirkungen. Wenn es mit anderen antibakteriellen Wirkstoffen ergänzt wird, kann eine antibakterielle Wirkung von mehr als 90 % erreicht werden und es kann für die antibakterielle Verpackung von Produkten verwendet werden.
Zu den häufig verwendeten anorganischen antibakteriellen Wirkstoffen gehören hauptsächlich Metallionen oder Oxide wie Silber, Kupfer und Zink. Zu den organischen antibakteriellen Wirkstoffen, die häufig in Verpackungen verwendet werden, gehören Vanillin- oder Ethylvanillinverbindungen. Die Lebensmittelsicherheit anderer antibakterieller Wirkstoffe muss untersucht werden. Die Hitzebeständigkeit des Mittels ist schlecht und die Gültigkeitsdauer kurz.
8- Elektrische Eigenschaften von PLA
PLA kann zur Herstellung leitfähiger Polymerverbundstoffe verwendet werden, indem leitfähige Partikel wie Ruß (CB), Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Kohlenstofffasern (CFs) oder Graphen eingefüllt werden. Leitfähige Polymerverbundmaterialien werden häufig in antistatischen Kunststoffen, Materialien zur elektromagnetischen Abschirmung, selbststeuernden Heizmaterialien, Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten und umweltempfindlichen Geräten verwendet.
CPCS auf Basis von PLA ist auch abbaubar und biokompatibel und kann in speziellen antistatischen Verpackungen, Verpackungen zur elektromagnetischen Abschirmung und intelligenten Verpackungen usw. verwendet werden. Beispielsweise können leitfähige Polymere auf PLA-Basis für Gas- oder Flüssigkeitssensoren verwendet werden, um Informationen zur Lebensmittelqualität zu erfassen.