斷裂伸長率低？沖擊強度低？如何高效改進該生物基塑料的性能？

  由乳酸制成的聚乳酸（PLA）在過去十年里已成為包裝行業一種成熟的生物基 塑料。然而，盡管它們在市場上被廣為接受，但其低斷裂伸長率和低沖擊強度仍阻礙了其得到更廣泛的應用。若要使PLA適用于柔性包裝薄膜的生產，則需對其進行改性來匹配LDPE（低密度聚乙烯）等典型薄膜材料的性能（圖1）。增塑PLA化合物擁有這種改進的性能。但是，這些化合物的問題之一是大多數增塑劑都具有遷移趨勢。這就是它們未能大舉進入市場的原因。對它們來說，各種多元醇已被證明對PLA起到增塑作用。但是，此類多元醇在二元共混物中表現出了復雜的遷移和結晶行為，因此嚴重限制了后者的應用范圍。在開發PLA共聚物的過程中，SoBiCo GmbH公司采取了不同的方法：他們將多元醇和PLA共聚物中的多元醇牢固地共價鍵合到聚合物上（圖2）。該方法不僅可以防止多元醇遷移，而且使PLA分子鏈更具流動性。SoBiCo目前正在推出名為Plactid的共聚物。

從堅硬的PLA類材料到性能堪比LDPE的材料，改變多元醇含量能夠大幅度調整它們的性能。10%和20%的多元醇含量能使斷裂伸長率提高到100%-400%，而剛度則降至2000-200N/mm2（圖3）。

PLA和PLA共聚物中聚合物鏈流動性的增加也對材料的結晶趨勢產生了重大影響。PLA的結晶速度很慢，所需溫度窗口較窄，約為100°C。相較之下，PLA共聚物的結晶速度更快，并且不易受理想結晶溫度偏差的影響。這一點可通過比較不同多元醇含量的PLA和PLA共聚物的結晶半衰期來說明，其值通過等溫DSC（差示掃描量熱法）測定（圖4）。例如，多元醇含量僅為13%時，結晶半衰期縮短過半，結晶溫度窗口拓寬至20°C，并且沒有明顯延遲。

溫度誘導結晶（可能需要長時間加熱）的替代方法是通過定向拉伸來誘導PLA共聚物結晶。拉伸誘導結晶受溫度的影響要小得多。在高于玻璃化轉變溫度的條件下，兩倍的拉伸因子即可引起PLA共聚物的大量結晶，并且拉伸強度隨之增加。這種方法帶來了更多的可能性，特別是在單向或雙向拉伸的情況下，柔性薄膜兼具高斷裂伸長率和高強度。

   乳酸有兩種對映異構體（L型和D型乳酸），因此PLA具有形成立構復合物的可能，前提是不同的聚合物由純L型和D型對映異構體（分別為PLLA和PDLA）生成。因為它們的熔融溫度高出約40°C，所以這種立構復合物使PLA能夠在更高的溫度條件下進行應用。通過結合由L型和D型對映異構體生成的PLA共聚物以及雙向拉伸薄膜技術，它們將為生物塑料在薄膜生產中的應用開辟全新的市場。現有的多元醇系列還提供了多種開發可能性，例如：支鏈型多元醇可用于生成具有更高拉伸粘度的牌號。

生物聚合物PLA的耐熱性低，幾乎不結晶，玻璃化轉變溫度約為60°C。此外，PLA所需加工窗口窄，位于180-200°C之間，并且受限于約170°C的熔融溫度和200°C的初始熱損傷。PLA共聚物提供了多種改變這種典型特性的方法。由于其結晶速度要快得多，因此使用溫度不僅僅由玻璃化轉變溫度決定。高結晶度使其可以在高于玻璃化轉變溫度的條件下使用。當被用作柔性薄膜材料時，該聚合物的玻璃化轉變溫度應低于使用溫度。如果是PLA多元醇共聚物，純PLA的玻璃化轉變溫度（55-60°C）可以在多元醇的幫助下顯著降低。例如，多元醇含量為20%的Plactid共聚物的玻璃化轉變溫度僅為20°C。

如前所述，單獨的純PLLA和PDLA聚合物的立構復合晶體具有更高的熔融溫度。PLA聚合物的情況正好相反，其L成分和D成分都包含在一個單分子（PLDLA）中。它們的熔點以及加工溫度范圍都可以降低。例如，PLDLA中4%的D成分可使熔融溫度降低約16°C。但是，當聚合物鏈中的D成分超過約10%時，PLA將失去結晶能力。PLA多元醇共聚物在這方面表現出了不同的行為。例如，SoBiCo公司成功地將12%的D成分（用丙交酯總量表示）摻入由非晶態多元醇（多元醇含量：45%）和PLA組成的共聚物中，從而將熔點溫度降至120°C（表1，共聚物2。同時，盡管D成分含量高，但因PLA序列所致，該共聚物的熔化焓為12 J/g。

除了材料本身，SoBiCo還成功開發了一種基于擠出機反應性復合的經濟高效的生產工藝。它結合了兩個通常單獨進行的工藝步驟：聚合物的化學合成和基于此類聚合物的化合物的生產。SoBiCo開發的這一集成工藝包括聚合、殘余單體提取和復合。首條生產線產能為2000t/a，計劃擴產至10000t/a。除了在生產開始時將應用集中在包裝領域，SoBiCo還計劃通過擠壓成型和注塑成型快速建立廣泛的材料組合。Plactid共聚物產品組合將通過最新的Lacto產品系列（Lactofix、Lactoflex和Lactobatch）進行補充，它們可用于對傳統PLA進行改性。

   電子拉力試驗機，設備適用于塑料薄膜、復合膜、軟質包裝材料、膠粘劑、膠粘帶、不干膠、橡膠、紙張、塑鋁板、漆包線、無紡布、紡織品、 防水材料、三角帶等產品進行拉伸性能測試。

  還可實現 180 度剝 離、90 度剝離強度、熱封強度、定力伸長。定伸力長值等試驗；拉伸空間(可定制)桌上型，選配噴墨打印機。

  改變儀器的配置可廣泛適用于其它材料的測量 ，如紙張、化纖、金屬絲、金屬箔等。測量薄膜抗張力、抗張強度、伸長率、裂斷長、抗張能量吸收、抗張指數、抗張能量吸收指數 ，特別是能感測微小量值。測量鋁箔、鋁塑帶抗張力、抗張強度、剝 離強度及延伸率。

   測量塑料薄膜拉伸強度、伸長率及拉伸彈性模量。測量食品包袋熱封強度、 抗張強度及剝離強度。測量衛生巾粘合強度、封邊強度、抗張強度及伸長率。測量壓敏膠粘 帶剝離強度及抗張強度。測量合成纖維長絲斷裂強力及伸長率。測量拉鏈輕滑度。

備注： 購買以上設備須聯系我們，可根據客戶要求制作.

上海簡戶儀器設備有限公司是一家高科技合資企業,生產銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環境試驗儀器的公司，研發生產銷售經營各類可靠性環境試驗設備。經驗豐富，并得到許多國內外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務于國內外大學和研究所等檢測機構,如清華大學、蘇州大學、哈爾濱工業大學、北京工業大學、法國申美檢測、中科院物理所、中科院，SGS等**單位提供實施室方案和設備及其相關服務。努力開發半導體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業產品所需的測試設備裝置。公司擁有一支的研發、生產和售後隊伍，從產品的研發到售后服務，每一個環節都以客戶的觀點與需求作為思考的出發點。

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