021-52688862
Marketing@plaschain.com
PLA改性重大突破!耐高温或颠覆生物可降解塑料应用市场
时间:2021.03.10
责任编辑:Lucy
浏览:2645

美国阿克伦大学(The University of Akron)的王世清教授在生物塑料方面的最新研究成果极有可能影响未来塑料领域的可持续发展方向。


随着禁塑令的落地,由聚乳酸(PLA)等生物可降解材料制成的吸管和杯子成了奶茶店、快餐店外包装的新宠。然而,最近这种新型环保材料却被吐槽上了热搜,网友们纷纷表示:“奶茶还没喝完,吸管就先化了!”“手里的奶茶顿时没有那么好喝了!”


这是因为,PLA是100%生物基且完全可堆肥的聚合物,但是它的韧性差、热变形温度较低,在摄氏60°C左右就会软化,这使得PLA材质在包装和容器领域的使用范围受到严重限制。因此,对于PLA的改性研究也就显得尤为重要。


阿克伦大学高分子科学与聚合物工程学院王世清博士的团队正致力于研究如何有效地将脆性聚合物改性为韧性和柔性聚合物。该团队研发了一种聚乳酸(PLA)杯子,这种杯子透明度高、韧性强,并且在装满沸水时也不会收缩。


WechatIMG820.jpeg

王世清教授团队研发的改性PLA杯子的样品,透明、坚固、耐热,可以盛热茶和热咖啡。


“塑料已经成为我们日常生活的重要组成部分,然而大多数塑料都是不可回收的,因此只能堆积在垃圾填埋场中。”王世清教授说,“一些有发展前景的生物可降解/可堆肥材料,比如PLA,通常又不够坚韧,虽然它们有可持续发展的潜力,但目前为止还无法取代如聚对苯二甲酸乙酯(PET)这样的传统石油基聚合物。”


密歇根州立大学化学工程与材料科学系教授、生物塑料领域的知名科学家Ramani Narayan博士表示,王世清教授团队的研究有望成为PLA市场的一个突破口。


“PLA是世界上最重要的100%生物基且完全可堆肥的聚合物,”Narayan说,“但它的韧性不强,热变形温度也很低。它在华氏140°C(摄氏60℃)左右就会变软,并且结构也会开始坍塌,这使得它不能被用于许多热食品包装和一次性容器。但王博士的研究可能成为颠覆这个领域的技术,由他的团队研发的PLA杯子的样品,不仅坚韧且透明,而且在盛满沸水时也能保持稳定的性能。”


王世清教授在阿克伦大学任教20年,一直致力于建立一个关于各种塑料的加工、结构、性能相关的知识库,并用最前沿的技术来改变PLA的脆性。


为了解释这种杯子是如何提高柔韧性和耐热性背后的科学原理,王世清教授用煮熟的意大利面作为类比。如果将熔融的PLA放大一百万倍,每个链状分子看起来就像一根意大利面条,有好几米长。要想使热塑性塑料(包括PLA)提高韧性,最重要的一点是在结晶过程中不能消除或破坏“意大利面条”的交织结构。


王世清教授把这种交织的结构成为“链状网”。因为意大利面具有这样的结构,所以任何人都可以用一双筷子从碗里捞起面条。这种链状网,如果操作得当,可以在保证PLA杯子机械强度的同时也确保它不会结晶化。但是,市面上已被商业化的PLA杯子在倒入沸水后就会开始塌缩。王世清教授说:“使用普通方法结晶形成的PLA制成的杯子是可以盛开水,但它非常易碎,而且也不是透明的。”


通过研究半结晶聚合物延展性的原理,王世清教授的团队发现了一种可以将PLA晶体限制在纳米级、同时保持这种链状网结构不被破坏的方法。这种方法可以保证PLA饮料杯在物理性能上透明、坚固、耐热的性能。


这种透明的杯子可以盛热茶和咖啡,并且可以取代市场上大多数用塑料制成的饮料杯。


“我们的研究成果可能会刺激PLA市场呈指数级的增长。”王世清教授如是说。


文章来源:phys.org
欢迎您投稿至:wei.liu@plaschain.com
相关资讯
Relevant information