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為什么可降解塑料袋都選擇PLA和PBAT作原材料?

可降解塑料袋,PLA,PBAT

隨著"白色污染"污染的加劇,全球各國紛紛推出更加嚴(yán)格的限塑令,可降解塑料袋占據(jù)了各大超市和購物中心,細(xì)心觀察便會(huì)發(fā)現(xiàn),這些可降解塑料袋的品種幾乎全都是PBAT+PLA+St。那么PBAT+PLA+St究竟有什么優(yōu)勢(shì)呢?

為什么可降解塑料袋都選擇PLA和PBAT作原材料?(圖1)

01、淀粉

淀粉廠廣泛的分布于水果或植物果實(shí)、根蒂或葉片當(dāng)中。全世界每年有高達(dá)數(shù)億噸的淀粉產(chǎn)量,是眾多可

再生且可生物降解的資源當(dāng)中的一種,有著來源廣泛、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。但由于天然淀粉因具有微晶結(jié)構(gòu)及粒狀結(jié)構(gòu),不具有熱塑加工性能,需被改造為熱塑性淀粉,從而具有熱塑加工性能。

02、PBAT

聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二脂(PBAT)是其中備受關(guān)注的一類可降解聚酯,既具有PBT聚酯良好的力學(xué)性能,又兼具脂肪族聚酯良好的拉伸性和延展性,還可以在自然條件下降解為水和二氧化碳。

為什么可降解塑料袋都選擇PLA和PBAT作原材料?(圖2)

但該材料的價(jià)格較高,限制了其在市場(chǎng)中的應(yīng)用;因此,其價(jià)格低廉、可降解的淀粉與PBAT共混就是好的選擇。

03、PLA

PLA(polylactic acid)也稱為聚乳酸,聚乳酸的生產(chǎn)過程無污染,而且產(chǎn)品可以生物降解,實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán),因此是理想的綠色高分子材料,是生物基生物降解塑料的代表之一。

但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中也存在很多不足∶ PLA 的韌性比較差,缺少彈性以及柔性,質(zhì)地硬而目脆性大 溶體強(qiáng)度相對(duì)較低,結(jié)晶速率過慢等,上述缺陷限制了其在很多方面的應(yīng)用。

PLA 的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有大量的酯鍵,導(dǎo)致其親水性差,降解速率需要控制等。而且 PLA 價(jià)格較高,增加了原料成本,也限制了其在商業(yè)上的推廣。因此,針對(duì)以上諸多缺點(diǎn),對(duì) PLA 進(jìn)行改性。

PBAT質(zhì)地軟、延展性強(qiáng)、降解周期短;PLA質(zhì)地脆、韌性差、降解周期長,因此把兩者混合使用,是一種極好的協(xié)同改善性能的方法。

04、PBAT/PLA材料介紹

【相容性】

PBAT與PLA的熔融共混是一種物理改性手法,其要點(diǎn)就是要求兩者相容性好。但PBAT與PLA的溶解度差異較大,因此相容性差,很難混合均勻。

改善PBAT與PLA的相容性就是首要問題。需要在共混加工過程中加入一種或多種增容劑,提高PBAT、PLA界面的粘合力。常用的增容劑有∶增塑劑、反應(yīng)性增容劑、韌性高分子聚合物。

【力學(xué)性能】

PLA與PBAT有著互補(bǔ)的性能,因此必然存在綜合性能好的質(zhì)量比。

1、PLA比例升高至40%為節(jié)點(diǎn),材料拉伸強(qiáng)度先減小后增大,斷裂伸長率先是大幅度下降,隨后保持平穩(wěn)。

2、如果PLA含量大于70%則材料脆性過強(qiáng)無法吹塑成膜。因此PLA與PBAT的比例應(yīng)根據(jù)添加劑情況維持在1∶1左右。

【降解性能】

材料降解初期的反應(yīng)是水分子進(jìn)入發(fā)生水解反應(yīng)。如果是單獨(dú)的PBAT材料,由于分子結(jié)構(gòu)存在剛性酯鍵,水分子難以進(jìn)入因此不易降解。而PLA分子易被水分攻入發(fā)生內(nèi)部降解,因此PLA含量越高,材料降解速度越快。


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