Dlaczego do produkcji biodegradowalnych toreb plastikowych stosuje się PLA i PBAT?

Wraz z nasileniem się zanieczyszczenia „białym zanieczyszczeniem” kraje na całym świecie wprowadziły surowsze ograniczenia dotyczące plastiku, biodegradowalne torby plastikowe zajmują główne supermarkety i centra handlowe, a uważna obserwacja wykaże, że prawie wszystkie te biodegradowalne torby plastikowe to PBAT+PLA+St. Jakie są więc zalety PBAT+PLA+St?

01. Skrobia
Rośliny skrobiowe są szeroko rozpowszechnione w owocach, korzeniach lub liściach owoców lub roślin. Setki milionów ton skrobi są produkowane na całym świecie każdego roku i jest to jedno z wielu odnawialnych i biodegradowalnych źródeł. Jednak ze względu na mikrokrystaliczną strukturę i strukturę ziarnistą, naturalna skrobia nie ma właściwości przetwarzania termoplastycznego, więc musi zostać przekształcona w skrobię termoplastyczną, aby mieć właściwości przetwarzania termoplastycznego.

02. PBAT
Kwas poliadypinowy/tereftalan butylenu (PBAT) to klasa biodegradowalnych poliestrów, która wzbudziła duże zainteresowanie. Posiada on nie tylko dobre właściwości mechaniczne poliestru PBT, ale również dobrą rozciągliwość i ciągliwość poliestru alifatycznego, a ponadto w warunkach naturalnych może ulegać degradacji do wody i dwutlenku węgla.
Jednak wysoka cena tego materiału ogranicza jego zastosowanie na rynku; dlatego dobrym wyborem jest niedroga, biodegradowalna skrobia zmieszana z PBAT.

03.PLA
PLA (kwas polimlekowy) znany jest również jako kwas polimlekowy. Proces produkcji kwasu polimlekowego jest wolny od zanieczyszczeń, a produkt może być biodegradowalny, co pozwala na recykling w naturze. Jest to więc idealny zielony materiał polimerowy i jeden z przedstawicieli bio-biodegradowalnych tworzyw sztucznych.
Jednakże w zastosowaniach praktycznych występuje wiele niedociągnięć: PLA ma słabą wytrzymałość, brak elastyczności i giętkości, twardą teksturę i kruchość, stosunkowo niską wytrzymałość na stopienie i powolną szybkość krystalizacji, co ogranicza jego zastosowanie w wielu aspektach.
Struktura chemiczna PLA zawiera dużą liczbę wiązań estrowych, co powoduje słabą hydrofilowość, a szybkość degradacji musi być kontrolowana. Ponadto wysoka cena PLA zwiększa koszt surowców i ogranicza jego promocję komercyjną. Dlatego też, biorąc pod uwagę powyższe liczne niedociągnięcia, PLA jest modyfikowany.
PBAT ma miękką teksturę, silną ciągliwość i krótki cykl degradacji. PLA ma kruchą teksturę, słabą wytrzymałość i długi cykl degradacji, więc mieszanie tych dwóch jest doskonałym sposobem na synergistyczną poprawę wydajności.

04. Wprowadzenie do materiałów PBAT/PLA

【Zgodność】

Mieszanie fuzyjne PBAT i PLA jest metodą modyfikacji fizycznej, a jej głównym celem jest wymaganie dobrej kompatybilności między nimi. Jednak rozpuszczalność PBAT i PLA jest zupełnie inna, więc kompatybilność jest słaba i trudno jest mieszać je równomiernie.

Poprawa kompatybilności PBAT z PLA jest priorytetem. Konieczne jest dodanie jednego lub więcej kompatybilizatorów podczas procesu mieszania, aby poprawić przyczepność interfejsów PBAT i PLA. Powszechnie stosowanymi kompatybilizatorami są: plastyfikatory, reaktywne kompatybilizatory i polimery ciągliwe.

【Właściwości mechaniczne】

PLA i PBAT mają komplementarne działanie, więc musi istnieć dobry stosunek jakości do kompleksowej wydajności.

1. Udział PLA wzrasta do 40% w miarę wzrostu węzła, wytrzymałość materiału na rozciąganie najpierw maleje, a potem wzrasta, a wydłużenie przy zerwaniu najpierw gwałtownie spada, a następnie pozostaje stabilne.

2. Jeśli zawartość PLA jest większa niż 70%, kruchość materiału jest zbyt duża, aby wdmuchnąć go w folię. Dlatego stosunek PLA do PBAT powinien być utrzymywany na poziomie około 1:1 zgodnie z dodatkiem.

【Wydajność degradacji】

Początkową reakcją degradacji materiału jest wnikanie cząsteczek wody w celu poddania ich reakcji hydrolizy. Jeśli jest to oddzielny materiał PBAT, trudno jest cząsteczkom wody wnikać ze względu na sztywne wiązania estrowe w strukturze cząsteczkowej, więc degradacja nie jest łatwa. Jednak cząsteczki PLA są łatwo atakowane przez wodę i degradowane wewnętrznie, więc im wyższa zawartość PLA, tym szybsza szybkość degradacji materiału.