Ako dodávateľ PBAT, PLA a kukuričného škrobu som bol na vlastné oči svedkom rastúceho dopytu po biologicky odbúrateľných materiáloch na trhu. Biologicky odbúrateľné materiály, ako je PBAT a PLA v kombinácii s kukuričným škrobom, sú v popredí udržateľných riešení a ponúkajú ekologickú alternatívu k tradičným plastom. Ak sa chcete dozvedieť viac o týchto materiáloch, navštívte našu stránkuBiologicky odbúrateľný materiálstránku.
Základy PBAT, PLA a kukuričného škrobu
PBAT (polybutylén adipát tereftalát) je biodegradovateľný kopolyester s vynikajúcou flexibilitou a spracovateľnosťou. Často sa používa v obalových aplikáciách pre svoje dobré mechanické vlastnosti a schopnosť ľahko sa tvarovať do rôznych tvarov. PLA (kyselina polymliečna), na druhej strane, pochádza z obnoviteľných zdrojov, ako je kukuričný škrob alebo cukrová trstina. Má vysokú pevnosť a tuhosť, ale môže byť krehký. Kukuričný škrob, prírodný polymér, je hojný, obnoviteľný a lacný. V kombinácii môžu PBAT, PLA a kukuričný škrob vytvoriť kompozitný materiál so zlepšenými vlastnosťami, ktorý je vhodný pre širokú škálu aplikácií. Viac podrobností o PLA a PBS nájdete na našej stránkePLA PBSstránku.
Proces syntézy
Syntéza PBAT a PLA s kukuričným škrobom typicky zahŕňa proces miešania taveniny. V tomto procese sa tri zložky spolu zmiešajú pri vysokej teplote v dvojzávitovkovom extrudéri alebo podobnom miešacom zariadení. Počas miešania môžu nastať chemické reakcie, ako je transesterifikácia medzi PBAT a PLA a fyzikálne interakcie medzi polymérmi a kukuričným škrobom. Reakčný čas hrá rozhodujúcu úlohu pri určovaní konečných vlastností kompozitného materiálu.
Účinky krátkeho reakčného času
Keď je reakčný čas krátky, miešanie PBAT, PLA a kukuričného škrobu nemusí byť úplné. Neadekvátne premiešanie môže viesť k zlej disperzii kukuričného škrobu v matrici PBAT - PLA. V dôsledku toho môžu byť narušené mechanické vlastnosti kompozitného materiálu. Materiál môže mať napríklad nižšiu pevnosť v ťahu a predĺženie pri pretrhnutí. Krátky reakčný čas môže tiež obmedziť rozsah chemických reakcií medzi PBAT a PLA. Transesterifikačné reakcie, ktoré môžu zlepšiť kompatibilitu medzi týmito dvoma polymérmi, nemusia prebiehať v dostatočnej miere. To môže viesť k oddeleniu fáz v kompozite, kde PBAT a PLA tvoria skôr odlišné domény než homogénnu zmes.
Účinky dlhého reakčného času
Naopak, dlhý reakčný čas môže mať aj negatívne účinky. Dlhodobé vystavenie vysokým teplotám počas dlhého reakčného času môže spôsobiť tepelnú degradáciu polymérov. PBAT a PLA sú citlivé na teplo a dlhodobé zahrievanie môže viesť k štiepeniu reťazca, čo znižuje molekulovú hmotnosť polymérov. Zníženie molekulovej hmotnosti môže viesť k významnému zníženiu mechanických vlastností kompozitného materiálu, ako je zníženie viskozity, čo môže sťažiť spracovanie materiálu. Navyše, dlhé reakčné časy môžu tiež viesť k nadmernému zosieťovaniu medzi polymérmi, čo môže spôsobiť, že materiál bude krehký a menej pružný.
Optimálny reakčný čas
Nájdenie optimálneho reakčného času je nevyhnutné pre syntézu vysoko kvalitného kompozitu PBAT - PLA - kukuričný škrob. Optimálny reakčný čas závisí od niekoľkých faktorov, vrátane teploty, pomeru PBAT, PLA a kukuričného škrobu a typu použitého miešacieho zariadenia. Vo všeobecnosti by mal byť reakčný čas dostatočne dlhý, aby sa zabezpečilo úplné premiešanie a dostatočné chemické reakcie medzi zložkami, ale nie tak dlhý, aby spôsobil tepelnú degradáciu.
Podľa našich skúseností ako aKukuričný škrob Pla Pbatdodávateľa, vykonali sme množstvo experimentov na určenie optimálneho reakčného času pre rôzne formulácie. Starostlivým riadením reakčného času môžeme vyrábať kompozitné materiály s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, dobrou spracovateľnosťou a vysokou biologickou odbúrateľnosťou.
Vplyv na vlastnosti materiálu
Mechanické vlastnosti
Reakčný čas má priamy vplyv na mechanické vlastnosti kompozitu PBAT - PLA - kukuričný škrob. Ako už bolo spomenuté, optimálny reakčný čas môže viesť k dobre premiešanému kompozitu s dobrou kompatibilitou medzi PBAT, PLA a kukuričným škrobom. Výsledkom je zlepšená pevnosť v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí a odolnosť proti nárazu. Napríklad, keď je reakčný čas optimalizovaný, kompozit môže mať rovnomernejšiu distribúciu častíc kukuričného škrobu, ktoré môžu pôsobiť ako spevňujúce plnivá, čím sa zvyšuje celková pevnosť materiálu.
Tepelné vlastnosti
Tepelné vlastnosti kompozitu sú ovplyvnené aj reakčným časom. Správny reakčný čas môže zlepšiť tepelnú stabilitu materiálu. Počas reakcie sa vytvárajú chemické väzby medzi PBAT, PLA a kukuričným škrobom, čo môže zvýšiť teplotu topenia a teplotu rozkladu kompozitu. Ak je však reakčný čas príliš dlhý, môže dôjsť k tepelnej degradácii, čo vedie k zníženiu tepelnej stability.
Biologická odbúrateľnosť
Biologická odbúrateľnosť je jednou z najdôležitejších vlastností kompozitov PBAT - PLA - kukuričný škrob. Reakčný čas môže ovplyvniť biologickú odbúrateľnosť materiálu. Dobre syntetizovaný kompozit s optimálnym reakčným časom môže mať jednotnejšiu štruktúru, ktorá umožňuje mikroorganizmom ľahší prístup k polymérom a ich rozklad. Na druhej strane, kompozit s neoptimálnym reakčným časom, ako napríklad s fázovou separáciou alebo tepelnou degradáciou, môže mať pomalšiu rýchlosť biodegradácie.
Prípadové štúdie
Uskutočnili sme niekoľko prípadových štúdií, aby sme demonštrovali dôležitosť reakčného času pri syntéze kompozitov PBAT - PLA - kukuričný škrob. V jednej štúdii sme zmenili reakčný čas od 5 minút do 30 minút, pričom ostatné parametre sme udržiavali konštantné. Výsledky ukázali, že najlepšie mechanické vlastnosti mal kompozit syntetizovaný s reakčným časom 15 minút. Pevnosť v ťahu bola o 20 % vyššia ako u syntetizovaného kompozitu s reakčným časom 5 minút a predĺženie pri pretrhnutí bolo o 30 % vyššie.
V inej prípadovej štúdii sme skúmali biologickú odbúrateľnosť kompozitov syntetizovaných s rôznymi reakčnými časmi. Kompozit s optimálnym reakčným časom vykazoval rýchlejšiu rýchlosť biodegradácie v pôde v porovnaní s kompozitmi s príliš krátkymi alebo príliš dlhými reakčnými časmi.
Záver
Záverom možno povedať, že reakčný čas je kritickým faktorom pri syntéze PBAT a PLA s kukuričným škrobom. Ovplyvňuje miešanie, chemické reakcie a fyzikálne vlastnosti kompozitného materiálu. Optimálny reakčný čas môže viesť ku kompozitu s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, dobrou tepelnou stabilitou a vysokou biologickou odbúrateľnosťou. Ako dodávateľ PBAT, PLA a kukuričného škrobu sme sa zaviazali poskytovať našim zákazníkom vysokokvalitné materiály a technickú podporu, aby sme im pomohli dosiahnuť najlepšie výsledky v ich aplikáciách.
Ak máte záujem o kúpu PBAT, PLA alebo kukuričného škrobu pre vašu výrobu biologicky rozložiteľného materiálu, alebo ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa procesu syntézy a úlohy reakčného času, neváhajte nás kontaktovať. Tešíme sa na diskusiu o vašich špecifických požiadavkách a na hľadanie najlepších riešení pre vaše podnikanie.
Referencie
- Auras, R., Harte, B., & Selke, S. (2004). Prehľad polylaktidov ako obalových materiálov. Macromolecular Bioscience, 4(9), 835-864.
- Zhang, X., & Thomas, S. (2011). Biologicky odbúrateľné polyméry a ich vrstvené silikátové nanokompozity: Ekologizácia sveta materiálov 21. storočia. Progress in Polymer Science, 36(12), 1760 - 1831.
- Li, RK a Shirai, Y. (2003). Biologicky odbúrateľné polyméry pre životné prostredie. Progress in Polymer Science, 28(4), 521 - 574.