Med intensiveringen af "hvid forurening" har lande over hele verden indført strengere plastikrestriktioner. Nedbrydelige plastikposer har indtaget store supermarkeder og indkøbscentre. En omhyggelig observation vil afsløre, at disse nedbrydelige plastikposer næsten alle er PBAT+PLA+St. Så hvad er fordelene ved PBAT+PLA+St?
Hvorfor vælger nedbrydelige plastikposer PLA og PBAT som råvarer? (Figur 1)
01. Stivelse
Stivelsesplanter er vidt udbredt i frugter eller plantefrugter, rødder eller blade. Verden producerer hundredvis af millioner af tons stivelse hvert år. Det er en af de mange vedvarende og bionedbrydelige ressourcer med fordelene ved brede kilder og lave priser. Men fordi naturlig stivelse har en mikrokrystallinsk struktur og granulær struktur, har den ikke termoplastiske forarbejdningsegenskaber og skal omdannes til termoplastisk stivelse for at have termoplastiske forarbejdningsegenskaber.
02. PBAT
Polybutylenadipat/terephthalat (PBAT) er en type biologisk nedbrydelig polyester, der har tiltrukket sig stor opmærksomhed. Det har både de gode mekaniske egenskaber fra PBT polyester og den gode trækstyrke og duktilitet af alifatisk polyester. Det kan også nedbrydes til vand og kuldioxid under naturlige forhold.
Hvorfor vælger bionedbrydelige plastikposer PLA og PBAT som råvarer? (Figur 2)
Men den høje pris på dette materiale begrænser dets anvendelse på markedet; derfor er dens billige og biologisk nedbrydelige stivelse blandet med PBAT et godt valg.
03. PLA
PLA (polymælkesyre) kaldes også polymælkesyre. Produktionsprocessen af polymælkesyre er forureningsfri, og produktet kan bionedbrydes og realiseres i naturens kredsløb. Derfor er det et ideelt grønt polymermateriale og en af repræsentanterne for biobaseret bionedbrydelig plast.
Der er dog også mange mangler ved faktiske anvendelser: PLA har dårlig sejhed, mangler elasticitet og fleksibilitet, hård tekstur og stor skørhed, relativt lav smeltestyrke og for langsom krystallisationshastighed. Ovenstående defekter begrænser dets anvendelse i mange aspekter.
Den kemiske struktur af PLA indeholder et stort antal esterbindinger, hvilket fører til dets dårlige hydrofilicitet og behovet for at kontrollere nedbrydningshastigheden. Derudover er prisen på PLA relativt høj, hvilket øger prisen på råvarer og begrænser dets kommercielle promovering. Derfor er PLA modificeret i lyset af ovenstående mange mangler.
PBAT er blødt, duktilt og har en kort nedbrydningscyklus; PLA er skørt, har dårlig sejhed og har en lang nedbrydningscyklus. Derfor er blanding af de to en glimrende måde at synergi forbedre ydeevnen på.
04. Introduktion til PBAT/PLA-materialer
[Kompatibilitet]
Smelteblandingen af PBAT og PLA er en fysisk modifikationsteknik, og nøglepunktet er at kræve god kompatibilitet mellem de to. Imidlertid er opløselighedsforskellen mellem PBAT og PLA stor, så kompatibiliteten er dårlig, og det er svært at blande jævnt.
Forbedring af kompatibiliteten mellem PBAT og PLA er det primære problem. Det er nødvendigt at tilføje en eller flere kompatibilisatorer under blandingsprocessen for at forbedre vedhæftningen af PBAT- og PLA-grænsefladerne. Almindeligt anvendte kompatibilisatorer er: blødgøringsmidler, reaktive kompatibilisatorer og seje polymerer.
【Mekaniske egenskaber】
PLA og PBAT har komplementære egenskaber, så der skal være et masseforhold med god omfattende ydeevne.
1. Når PLA-forholdet stiger til 40%, falder materialets trækstyrke først og øges derefter, og brudforlængelsen aftager først kraftigt og forbliver derefter stabil.
2. Hvis PLA-indholdet er større end 70%, er materialet for skørt til at blive blæst til film. Derfor bør forholdet mellem PLA og PBAT holdes på ca. 1:1 i henhold til additivsituationen.
【Nedbrydningsydelse】
Den indledende reaktion af materialenedbrydning er, at vandmolekyler kommer ind, og der sker hydrolyse. Hvis det er et enkelt PBAT-materiale, er det svært for vandmolekyler at komme ind på grund af den stive esterbinding i molekylstrukturen, så det er ikke let at nedbryde. PLA-molekyler angribes let af vand og nedbrydes internt, så jo højere PLA-indholdet er, jo hurtigere er materialets nedbrydningshastighed.