Analyse complète des performances de l'acide polylactique

L'acide polylactique (PLA) est l'un des plastiques biodégradables avec une recherche et une application matures.Ses matières premières sont issues de fibres végétales renouvelables, de maïs, de sous-produits agricoles… qui présentent une bonne biodégradabilité.Le PLA a d'excellentes propriétés mécaniques, similaires aux plastiques polypropylène, et peut remplacer les plastiques PP et PET dans certains domaines.En même temps, il a une bonne brillance, transparence, sensation et certaines propriétés antibactériennes.

1. État actuel de la production de PLA

À l'heure actuelle, il existe deux voies de synthèse du PLA, l'une est la condensation directe, c'est-à-dire que l'acide lactique est directement déshydraté et condensé à haute température et basse pression.Le processus de production est simple et peu coûteux, mais la masse moléculaire du produit est inégale et l'effet d'application pratique est médiocre.L'autre est la polymérisation par ouverture de cycle du lactide, qui est la méthode de production courante à l'heure actuelle.

2. Dégradabilité du PLA

Le PLA est stable à température ambiante, mais il se dégrade facilement et rapidement en CO2 et en eau dans des environnements à température légèrement plus élevée, des environnements acide-base et des environnements microbiens.Par conséquent, en contrôlant l'environnement et les charges, les produits PLA peuvent être utilisés en toute sécurité pendant la période de validité et dégradés dans le temps après leur élimination.

Les facteurs affectant la dégradation du PLA comprennent principalement la masse moléculaire, l'état cristallin, la microstructure, la température et l'humidité environnementales, la valeur du pH, le temps d'éclairage et les micro-organismes environnementaux.Le mélange de PLA avec d'autres matériaux peut affecter le taux de dégradation.Par exemple, ajouter une certaine quantité de farine de bois ou de fibre de paille de maïs au PLA peut considérablement accélérer le taux de dégradation.

3. La propriété barrière du PLA

La barrière fait référence à la capacité d'un matériau à empêcher le passage des gaz et de la vapeur d'eau.La barrière est très importante pour les matériaux d'emballage.À l'heure actuelle, le sac en plastique biodégradable le plus répandu sur le marché est le composite PLA/PBAT.Les propriétés barrière améliorées des films PLA peuvent élargir le champ d'application.Les facteurs affectant les propriétés barrières du PLA comprennent principalement des facteurs internes (structure moléculaire et état cristallin) et des facteurs externes (température, humidité et force externe).

1) Le chauffage du film PLA réduira sa propriété barrière, le PLA n'est donc pas adapté aux emballages alimentaires nécessitant un chauffage.

2) Le PLA peut être étiré dans une certaine plage pour augmenter la propriété de barrière.Lorsque le rapport d'étirement est augmenté de 1 à 6,5, la cristallinité du PLA est fortement augmentée et donc la propriété barrière est améliorée.

3) L'ajout de certaines barrières (telles que l'argile et les fibres) à la matrice PLA peut améliorer la propriété barrière du PLA.En effet, la barrière prolonge la trajectoire incurvée du processus de perméation de l'eau ou du gaz des petites molécules.

4) Le revêtement sur la surface du film PLA peut améliorer la propriété de barrière.

4. Propriétés mécaniques du PLA

Le PLA a une bonne résistance, mais il manque de ténacité et est extrêmement sensible à la flexion et à la déformation, ce qui nécessite généralement une modification de durcissement.Afin d'assurer la biodégradabilité du PLA, il est généralement renforcé en le mélangeant avec de la résine biodégradable.Le PBAT, le PBS, le PCL, le caoutchouc naturel et d'autres substances peuvent améliorer la ténacité du PLA.

5. Propriétés optiques du PLA

Le PLA a une transparence et une brillance qui sont rares dans d'autres plastiques dégradables, comparables à la cellophène et au PET.Il est particulièrement adapté aux emballages visuels et l'effet de décoration est meilleur.En général, la transparence et la brillance du PLA n'ont pas besoin d'être améliorées, et il convient de veiller à ne pas réduire au maximum sa bonne transparence lors de la modification d'autres aspects pour assurer la visibilité de son emballage et son effet décoratif.

6. Propriétés thermiques du PLA

La stabilité thermique du matériau PLA est équivalente à celle du PVC, mais inférieure à celle du PP, PE et PS.La température de traitement est généralement contrôlée entre 170 ℃ et 230 ℃, ce qui convient à l'injection, l'étirement, l'extrusion, le moulage par soufflage, l'impression 3D et d'autres processus de traitement.

Dans le processus de traitement réel, la vitesse de cristallisation du PLA est lente et nécessite généralement une modification.En raison de la vitesse de cristallisation lente et de la faible cristallinité, la température de déformation thermique du PLA est faible, ce qui limite son application dans les emballages de produits de remplissage à chaud ou de stérilisation à chaud.

Afin d'augmenter le taux de cristallisation et la cristallinité du PLA, la pureté optique du PLA peut être augmentée autant que possible au moment de la production.Le traitement de recuit est également une méthode pour améliorer la cristallinité du PLA.De plus, des agents de nucléation peuvent être ajoutés pour améliorer le comportement de cristallisation et la cristallinité, augmentant ainsi la température de déformation thermique et améliorant sa résistance à la chaleur.

7. Propriétés antibactériennes du PLA

Le PLA peut faire en sorte que la surface du produit forme un environnement faiblement acide et a des effets antibactériens et résistants à la douceur.Si l'utilisation auxiliaire d'autres agents antibactériens peut atteindre un taux antibactérien supérieur à 90 %, il peut être utilisé pour l'emballage antibactérien de produits.

Les agents antibactériens inorganiques couramment utilisés comprennent principalement des ions métalliques ou des oxydes tels que l'argent, le cuivre et le zinc.Les agents antibactériens organiques couramment utilisés pour l'emballage comprennent des composés de vanilline ou d'éthylvanilline.La sécurité alimentaire des autres agents antibactériens doit être étudiée.

8. Propriétés électriques du PLA

Le PLA peut être préparé sous forme de composites polymères conducteurs en remplissant des particules conductrices telles que le noir de carbone (CB), les nanotubes de carbone (CNT), les fibres de carbone (CF) ou le graphène.Les composites polymères conducteurs sont largement utilisés dans les plastiques antistatiques, les matériaux de blindage électromagnétique, les matériaux de chauffage à température auto-contrôlée, les matériaux à coefficient de température positif et les dispositifs sensibles à l'environnement.

Les composites polymères conducteurs à base de Pla ont également une dégradabilité et une biocompatibilité, qui peuvent être utilisées dans des emballages antistatiques spéciaux, des emballages de blindage électromagnétique et des emballages intelligents.Le polymère conducteur à base de Pla peut être utilisé pour les capteurs de gaz ou de liquide pour détecter les informations de qualité des aliments.