Γιατί οι διασπώμενες πλαστικές σακούλες επιλέγουν το PLA και το PBAT ως πρώτες ύλες;

Με την εντατικοποίηση της ρύπανσης της «λευκής ρύπανσης», χώρες σε όλο τον κόσμο έχουν θεσπίσει αυστηρότερους περιορισμούς στα πλαστικά, οι αποικοδομήσιμες πλαστικές σακούλες καταλαμβάνουν μεγάλα σούπερ μάρκετ και εμπορικά κέντρα και η προσεκτική παρατήρηση θα διαπιστώσει ότι σχεδόν όλες αυτές οι αποικοδομήσιμες πλαστικές σακούλες είναι PBAT+PLA+St. Ποια είναι λοιπόν τα πλεονεκτήματα του PBAT+PLA+St;

01. Άμυλο
Τα αμυλώδη φυτά διανέμονται ευρέως σε καρπούς, ρίζες ή φύλλα φρούτων ή φυτών. Εκατοντάδες εκατομμύρια τόνοι αμύλου παράγονται παγκοσμίως κάθε χρόνο και είναι ένας από τους πολλούς ανανεώσιμους και βιοαποδομήσιμους πόρους. Ωστόσο, λόγω της μικροκρυσταλλικής δομής και της κοκκώδους δομής, το φυσικό άμυλο δεν έχει ιδιότητες θερμοπλαστικής επεξεργασίας, επομένως πρέπει να μετατραπεί σε θερμοπλαστικό άμυλο για να έχει ιδιότητες θερμοπλαστικής επεξεργασίας.

02. PBAT
Το πολυδιπικό οξύ/τερεφθαλικό βουτυλένιο (PBAT) είναι μια κατηγορία αποικοδομήσιμου πολυεστέρα που έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή, ο οποίος όχι μόνο έχει τις καλές μηχανικές ιδιότητες του πολυεστέρα PBT, αλλά έχει επίσης την καλή ελαστικότητα και ολκιμότητα του αλειφατικού πολυεστέρα και μπορεί επίσης να αποικοδομηθεί σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα υπό φυσικές συνθήκες.
Ωστόσο, η υψηλή τιμή του υλικού περιορίζει την εφαρμογή του στην αγορά. Επομένως, το φθηνό, βιοδιασπώμενο άμυλο του αναμεμειγμένο με PBAT είναι μια καλή επιλογή.

03. ΠΛΑ
Το PLA (πολυγαλακτικό οξύ) είναι επίσης γνωστό ως πολυγαλακτικό οξύ, η διαδικασία παραγωγής του πολυγαλακτικού οξέος είναι απαλλαγμένη από ρύπανση και το προϊόν μπορεί να είναι βιοαποικοδομήσιμο για να επιτευχθεί ανακύκλωση στη φύση, επομένως είναι ένα ιδανικό πράσινο πολυμερές υλικό και είναι ένας από τους αντιπροσώπους βιοαποικοδομήσιμων πλαστικών με βιολογική βάση.
Ωστόσο, υπάρχουν επίσης πολλές ελλείψεις σε πρακτικές εφαρμογές: το PLA έχει κακή σκληρότητα, έλλειψη ελαστικότητας και ευκαμψίας, σκληρή υφή και ευθραυστότητα, σχετικά χαμηλή αντοχή τήξης και αργό ρυθμό κρυστάλλωσης, που περιορίζουν την εφαρμογή του από πολλές απόψεις.
Η χημική δομή του PLA περιέχει μεγάλο αριθμό εστερικών δεσμών, με αποτέλεσμα την πτωχή υδροφιλικότητα και ο ρυθμός αποικοδόμησης πρέπει να ελέγχεται. Επιπλέον, η υψηλή τιμή του PLA αυξάνει το κόστος των πρώτων υλών και περιορίζει την εμπορική του προώθηση. Επομένως, λόγω των παραπάνω πολλών ελλείψεων, το PLA τροποποιείται.
Το PBAT έχει απαλή υφή, ισχυρή ολκιμότητα και σύντομο κύκλο αποικοδόμησης. Το PLA έχει εύθραυστη υφή, κακή σκληρότητα και μακρύ κύκλο υποβάθμισης, επομένως η ανάμειξη των δύο είναι ένας εξαιρετικός τρόπος για να βελτιώσετε συνεργιστικά την απόδοση.

04. Εισαγωγή στα υλικά PBAT/PLA

【Συμβατότητα】

Η ανάμειξη PBAT και PLA είναι μια μέθοδος φυσικής τροποποίησης και το κύριο σημείο της είναι να απαιτεί καλή συμβατότητα μεταξύ των δύο. Ωστόσο, η διαλυτότητα του PBAT και του PLA είναι αρκετά διαφορετική, επομένως η συμβατότητα είναι κακή και είναι δύσκολο να αναμειχθεί ομοιόμορφα.

Η βελτίωση της συμβατότητας του PBAT με το PLA αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα. Είναι απαραίτητο να προστεθούν ένας ή περισσότεροι συμβατοποιητές κατά τη διαδικασία ανάμειξης για να βελτιωθεί η πρόσφυση των διεπαφών PBAT και PLA. Οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι συμβατοποιητές είναι: πλαστικοποιητές, αντιδραστικοί συμβατοποιητές και όλκιμα πολυμερή.

【Μηχανικές ιδιότητες】

Το PLA και το PBAT έχουν συμπληρωματική απόδοση, επομένως πρέπει να υπάρχει μια καλή αναλογία ποιότητας ολοκληρωμένης απόδοσης.

1. Η αναλογία του PLA αυξάνεται στο 40% καθώς ο κόμβος, η αντοχή εφελκυσμού του υλικού μειώνεται πρώτα και μετά αυξάνεται, και η επιμήκυνση στο σπάσιμο αρχικά μειώνεται απότομα και μετά παραμένει σταθερή.

2. Εάν η περιεκτικότητα σε PLA είναι μεγαλύτερη από 70%, η ευθραυστότητα του υλικού είναι πολύ ισχυρή για να φυσήξει σε μια μεμβράνη. Επομένως, η αναλογία PLA προς PBAT θα πρέπει να διατηρείται περίπου στο 1:1 σύμφωνα με το πρόσθετο.

【Απόδοση υποβάθμισης】

Η αρχική αντίδραση της αποδόμησης του υλικού είναι η είσοδος μορίων νερού για να υποστούν αντίδραση υδρόλυσης. Εάν πρόκειται για ξεχωριστό υλικό PBAT, είναι δύσκολο για τα μόρια του νερού να εισέλθουν λόγω των άκαμπτων εστερικών δεσμών στη μοριακή δομή, επομένως δεν είναι εύκολο να αποικοδομηθεί. Ωστόσο, τα μόρια PLA προσβάλλονται εύκολα από το νερό και αποικοδομούνται εσωτερικά, επομένως όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε PLA, τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός αποικοδόμησης του υλικού.