Hạt nhựa PLA

Hạt nhựa PLA

Hạt nhựa PLA là hạt nhựa “phân hủy sinh học”, nhựa phân hủy sinh học từ lâu đã được cho là giúp giải quyết ô nhiễm nhựa, nhưng hầu hết các túi nhựa “có thể phân hủy” ngày nay chủ yếu được làm từ axit polylactic (PLA), chất này không bị phân hủy trong quá trình ủ phân và làm ô nhiễm các loại nhựa có thể tái chế khác. Tuy nhiên, theo nghiên cứu mới nhất được công bố trên tạp chí Nature ngày 21, các nhà khoa học Mỹ đã phát minh ra một quy trình mới: chỉ sử dụng nhiệt và nước, những loại nhựa có thể phân hủy này có thể được phân hủy dễ dàng hơn. Quý khách hàng tham khảo thêm về Hạt nhựa HIPS

Trước đây các giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại UC Berkeley và nhóm nghiên cứu của cô đã phát hiện ra một loại enzyme có thể phân hủy các hóa chất phốt pho hữu cơ độc hại, đồng thời thiết kế một phân tử gọi là heteropolyme ngẫu nhiên, hay RHP, mà các phân tử bao quanh enzyme. nhẹ nhàng giữ nó lại với nhau mà không hạn chế tính dẻo dai tự nhiên của enzyme, bảo vệ enzyme khỏi bị phân hủy. RHP bao gồm 4 loại tiểu đơn vị đơn phân, mỗi loại có đặc tính hóa học để tương tác với các nhóm hóa học trên bề mặt của các enzym cụ thể. Chúng phân hủy dưới ánh sáng tia cực tím và hiện diện ở nồng độ dưới 1% tính theo trọng lượng của nhựa.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật tương tự, khi sản xuất nhựa, họ đã đóng gói hàng tỷ enzyme polyester ăn được ở kích thước nano trong RHP và nhúng chúng vào các hạt nhựa dẻo.

Nghiên cứu cho thấy các enzym đóng gói RHP không làm thay đổi tính chất của nhựa. Khi tiếp xúc với nhiệt và nước, enzym này sẽ làm bong lớp vật liệu bọc polyme và phá vỡ các polyme nhựa. Loại nhựa này có thể nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 170 độ C và ép đùn thành sợi giống như nhựa polyester thông thường. Trong trường hợp PLA, các enzym khử nó thành axit lactic, axit này “nuôi” các vi khuẩn đất trong phân trộn. Vật liệu bọc polyme cũng xuống cấp.

Đối với PLA, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại enzyme gọi là proteinase K, enzym này phân hủy PLA thành các phân tử axit lactic và đối với polycaprolactone (PCL) là lipase. Hai enzym này không tốn kém và sẵn có.

Để kích hoạt quá trình phân hủy nhựa, chỉ cần thêm nước và một chút nhiệt. Ở nhiệt độ phòng, 80% sợi PLA biến đổi đã bị phân hủy hoàn toàn trong vòng một tuần. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phân hủy càng nhanh. Trong điều kiện ủ phân công nghiệp, PLA đã biến tính bị phân hủy trong vòng 6 ngày ở 50°C. Một loại nhựa polyester khác, PCL, phân hủy trong vòng hai ngày trong điều kiện ủ phân công nghiệp ở 40 độ C.

Có tới 98% nhựa được sản xuất bằng quy trình này phân hủy thành các phân tử nhỏ. Và quá trình này tránh được việc sản xuất vi hạt nhựa.

Các nhà nghiên cứu cho biết polyester đã biến đổi không bị phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ thấp hơn hoặc độ ẩm trong thời gian ngắn. Nó phân hủy khi ngâm trong nước ấm, có nghĩa là nhựa có thể được ủ tại nhà.

Mô tả sản phẩm hạt nhựa PLA 1203

Nhựa phân hủy PLA axit polylactic thông thường chỉ có thể chịu được nhiệt độ khoảng 60 độ C. Giờ đây các nhà khoa học đã phát triển giới thiệu một loại nhựa PLA có thể chịu được nhiệt độ khoảng 90 độ C. Đọc về bài: Hạt nhựa PPO

Tính chất vật lý:

Uu điểm sản phẩm

• 1. Bảo vệ môi trường: Không ô nhiễm, không độc hại. Vỏ sản phẩm điện tử làm bằng nhựa có thể phân hủy hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn về sức khỏe, an toàn và môi trường của các nước phát triển ở Châu Âu và Hoa Kỳ, sau khi sử dụng có thể bị vi sinh vật phân hủy hoàn toàn thành carbon dioxide và nước khi bị thải bỏ trong đất hoặc môi trường làm phân trộn. Thân thiện với môi trường và là giải pháp thay thế cho nhựa.
• 2. Phân huỷ 100%: Vỏ sản phẩm điện tử làm bằng nhựa có thể phân hủy hoàn toàn là vật liệu polyme tái tạo sinh khối, có thể phân hủy sinh học hoàn toàn 100% thông qua quá trình ủ phân thương mại.
• Ba, thực tế: Nhựa đặc biệt cho vỏ sản phẩm điện tử có thể phân hủy hoàn toàn, có khả năng thích ứng tốt với máy móc và thiết bị, không cần sửa đổi thiết bị hiện có và có thể trực tiếp sản xuất MP3, MP4, đĩa U, vỏ điện thoại di động, vỏ âm thanh, vỏ dụng cụ điện tử nhỏ. Đồng thời, nhựa dễ tạo màu, có thể dùng để sản xuất vỏ sản phẩm điện tử với nhiều màu sắc khác nhau, được khách hàng ưa chuộng.

Tính năng vật liệu:

Axit polylactic có tính ổn định nhiệt tốt, nhiệt độ xử lý là 170-230 ° C, khả năng kháng dung môi tốt, có thể được xử lý theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như ép đùn, kéo sợi, kéo dài hai trục và ép phun. Ngoài khả năng phân hủy sinh học, các sản phẩm làm từ axit polylactic có khả năng tương thích sinh học tốt, độ bóng, độ trong suốt, cảm giác cầm tay và khả năng chịu nhiệt.

• 1. Axit polylactic (PLA) là một loại vật liệu phân hủy sinh học mới được làm từ nguyên liệu tinh bột được đề xuất bởi các nguồn thực vật tái tạo như ngô. Nguyên liệu tinh bột được đường hóa để thu được glucose, sau đó được lên men bằng glucose và một số chủng nhất định để tạo ra axit lactic có độ tinh khiết cao, sau đó tổng hợp hóa học để tổng hợp axit polylactic với trọng lượng phân tử nhất định.
• Nó có khả năng phân hủy sinh học tốt và có thể bị vi sinh vật trong tự nhiên phân hủy hoàn toàn sau khi sử dụng, cuối cùng tạo ra carbon dioxide và nước mà không gây ô nhiễm môi trường, rất có lợi cho việc bảo vệ môi trường và được công nhận là vật liệu thân thiện với môi trường. Nhựa thông thường vẫn được xử lý bằng cách đốt và hỏa táng, khiến một lượng lớn khí nhà kính thải vào không khí, trong khi nhựa axit polylactic được chôn trong đất để phân hủy và carbon dioxide được tạo ra trực tiếp xâm nhập vào chất hữu cơ của đất hoặc được hấp thụ bởi cây trồng, không thải ra ngoài không khí, không gây hiệu ứng nhà kính.
• 2. Tính chất cơ lý tốt. Axit polylactic phù hợp với các phương pháp xử lý khác nhau như đúc thổi và nhựa nhiệt dẻo, dễ xử lý và được sử dụng rộng rãi. Nó có thể được sử dụng để gia công các sản phẩm nhựa khác nhau từ công nghiệp đến dân dụng, thực phẩm đóng gói, hộp cơm thức ăn nhanh, vải không dệt, vải công nghiệp và dân dụng. Sau đó, nó có thể được chế biến thành vải nông nghiệp, vải chăm sóc sức khỏe, vải vụn, sản phẩm vệ sinh, vải chống tia cực tím ngoài trời, vải lều, thảm trải sàn… Triển vọng thị trường rất hứa hẹn.
• 3. Khả năng tương thích và phân hủy tốt. Axit polylactic cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, chẳng hạn như sản xuất bộ truyền dịch dùng một lần, chỉ khâu phẫu thuật và axit polylactic phân tử thấp làm chất đóng gói giải phóng thuốc kéo dài.
• 4. Ngoài những đặc điểm cơ bản của nhựa phân hủy sinh học, axit polylactic (PLA) còn có những đặc điểm riêng biệt. Nhựa phân hủy sinh học truyền thống không bền, trong suốt và chống biến đổi khí hậu như nhựa thông thường.
• 5. Các tính chất vật lý cơ bản của axit polylactic (PLA) và nhựa tổng hợp hóa dầu là tương tự nhau, nghĩa là nó có thể được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm ứng dụng khác nhau. Axit polylactic cũng có độ bóng và độ trong suốt tốt, tương đương với màng làm từ polystyrene, điều mà các sản phẩm phân hủy sinh học khác không thể cung cấp.
• 6. Axit polylactic (PLA) có độ bền kéo và độ giãn dài tốt nhất.PLA cũng có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp xử lý phổ biến khác nhau, chẳng hạn như: ép đùn nóng chảy, ép phun, đúc màng thổi, đúc bọt và đúc chân không, Nó có hình dạng tương tự điều kiện để các polyme được sử dụng rộng rãi và nó cũng có các đặc tính in giống như các loại phim thông thường. Bằng cách này, axit polylactic có thể được sản xuất thành các sản phẩm ứng dụng khác nhau tùy theo nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau.
• 7. Màng axit polylactic (PLA) có tính thấm khí tốt, thấm oxy và thấm carbon dioxide, đồng thời nó cũng có đặc tính cách ly mùi. Virus, nấm mốc rất dễ bám trên bề mặt nhựa tự hủy nên còn nghi ngờ về độ an toàn vệ sinh, tuy nhiên axit polylactic là loại nhựa tự hủy duy nhất có khả năng kháng khuẩn, chống nấm mốc cực tốt.
• 8. Khi đốt axit polylactic (PLA), nhiệt trị đốt cháy của nó tương đương với nhiệt trị đốt giấy, bằng một nửa so với đốt nhựa truyền thống (như polyetylen) và việc đốt PLA sẽ không bao giờ thải ra các khí độc như nitơ và sunfua. Cơ thể con người cũng chứa axit lactic ở dạng đơn phân, điều này cho thấy sự an toàn của sản phẩm phân hủy này.

Phương pháp tổng hợp hạt nhựa PLA axit polylactic

Việc sản xuất axit polylactic dựa trên axit lactic làm nguyên liệu. Quá trình lên men axit lactic truyền thống chủ yếu sử dụng nguyên liệu thô là tinh bột. Hiện tại, Hoa Kỳ, Pháp, Nhật Bản và các nước khác đã phát triển và sử dụng các sản phẩm nông nghiệp và phụ phẩm làm nguyên liệu để lên men và sản xuất axit lactic, và sau đó sản xuất axit polylactic.

1. Phương pháp trùng ngưng trực tiếp

Polycondensation là sự ngưng tụ trực tiếp của các monome axit lactic, còn được gọi là phản ứng trùng hợp một bước. Với sự có mặt của chất khử nước, các nhóm hydroxyl và carboxyl trong phân tử axit lactic bị khử nước bằng nhiệt và ngưng tụ trực tiếp để tạo thành oligome. Thêm chất xúc tác, tiếp tục tăng nhiệt độ và axit polylactic có trọng lượng phân tử tương đối thấp được trùng hợp thành axit polylactic có trọng lượng phân tử tương đối cao hơn.

2. Phương pháp hai bước

Axit lactic được tạo thành dimer lactide tuần hoàn, sau đó polycondensation mở vòng thành axit polylactic. Công nghệ này tương đối trưởng thành, quy trình chính là vi sinh vật lên men nguyên liệu thô để tạo ra axit lactic, sau đó được tinh chế, khử nước và oligome hóa, nhiệt phân, cuối cùng trùng hợp thành axit polylactic.

3. Điều chế axit polylactic cao phân tử bằng phương pháp ép đùn phản ứng

Kết hợp lò phản ứng khuấy theo mẻ và máy đùn trục vít đôi cho các thí nghiệm trùng hợp nóng chảy liên tục, axit polylactic có trọng lượng phân tử 150.000 có thể thu được từ axit lactic thông qua quá trình polycondensation liên tục nóng chảy. Một máy đùn trục vít đôi được sử dụng để tiếp tục trùng ngưng chất chuẩn bị axit lactic có khối lượng mol thấp trên máy đùn để điều chế axit polylactic có khối lượng mol cao hơn.

Khi nhiệt độ phản ứng là 150°C, lượng chất xúc tác là 0,5% và tốc độ trục vít là 75 vòng / phút, khối lượng mol của axit polylactic có thể được tăng lên nhanh chóng và hiệu quả bằng phương pháp phản ứng ép đùn trục vít đôi, và hệ số phân tán của sản phẩm ép đùn phản ứng giảm. Thông qua so sánh các đường cong DSC, người ta thấy rằng độ kết tinh của axit polylactic được điều chế bằng phương pháp polycondensation đùn phản ứng bị giảm, điều này có lợi để cải thiện độ giòn của vật liệu axit polylactic trong quá trình sử dụng.

So với các sản phẩm hóa dầu hạt nhựa khác

Độ bền của hạt nhựa PLA1203 tốt hơn hạt nhựa ABS và hạt nhựa HIPS, khả năng chịu nhiệt của PLA1203 cao hơn khoảng 10 độ C so với nhựa ABS và HIPS thông thường sau khi khả năng chịu nhiệt được cải thiện.

Quá trình tạo hạt nhựa PLA

1. Vật liệu vẽ

Tinh bột được chiết xuất từ ​​các loại cây trồng có vỏ như ngô sau khi chúng được nghiền và sau đó được chế biến thành glucose chưa tinh chế. Nhiều kỹ thuật công nghệ cao đã khắc phục được công đoạn nghiền và chiết xuất nguyên liệu trực tiếp từ một số lượng lớn cây trồng.

2. Lên men

Glucose được lên men theo cách tương tự như quá trình sản xuất bia hoặc rượu, và glucose được lên men thành axit lactic tương tự như thức ăn được thêm vào để sử dụng trong mô cơ của con người.

3. Sản phẩm trung gian

Monome axit lactic được chuyển đổi thành một sản phẩm trung gian – axit lactic khử nước, cụ thể là lactide, thông qua một quá trình cô đặc đặc biệt.

4. Phản ứng trùng hợp

Sau khi monome lactide được tinh chế trong chân không, quy trình hòa tan không dung môi được sử dụng để hoàn thành tác động mở vòng và trùng hợp monome.

5. Sửa đổi polyme

Do sự khác biệt về trọng lượng phân tử và độ kết tinh của polyme, tính chất vật liệu có thể khác nhau rất nhiều, do đó PLA có thể được biến đổi khác nhau cho các ứng dụng khác nhau.

Ứng dụng thị trường hạt nhựa PLA

PLA có nhiều ứng dụng và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như ép đùn, ép phun, vẽ màng và kéo sợi.

Đùn lớp nhựa: Nhựa ép đùn là ứng dụng thị trường chính của PLA. Nó chủ yếu được sử dụng để đóng gói rau quả tươi trong các siêu thị lớn.Loại bao bì này đã trở thành một thành viên quan trọng của chuỗi thị trường châu Âu;thứ hai, nó được sử dụng cho một số sản phẩm điện tử bao bì thúc đẩy an toàn, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Trong các ứng dụng này, các ưu điểm về độ trong suốt cao, độ bóng cao và độ cứng cao của PLA được phản ánh đầy đủ và nó đã trở thành hướng ứng dụng hạt nhựa PLA hàng đầu. Ngoài ra, việc ứng dụng nhựa ép đùn trong làm vườn cũng bắt đầu được chú ý và đã được ứng dụng trong các lĩnh vực như phủ xanh mái dốc và kiểm soát bão cát.

Tuy nhiên, quá trình ép đùn PLA không dễ dàng và nó chỉ phù hợp để xử lý trên một số máy ép đùn PET tiên tiến và độ dày của tấm ép đùn thường chỉ trong khoảng 0,2-1,0mm. Quá trình xử lý đặc biệt nhạy cảm với độ ẩm và nhiệt độ xử lý. Trong quá trình xử lý ép đùn, độ ẩm thường được yêu cầu dưới 50ppm, điều này đặt ra các yêu cầu mới đối với hệ thống sấy và hệ thống kiểm soát nhiệt độ của thiết bị. Trong quá trình xử lý, nếu không có thiết bị kết tinh phù hợp thì việc tái chế phế liệu cũng là một vấn đề lớn, đó là lý do tại sao trên thị trường có rất nhiều phế liệu PLA được lưu thông.

Nhựa cấp tiêm: Trong ứng dụng thị trường của ép phun PLA, nhựa biến tính được sử dụng rộng rãi. Mặc dù PLA tinh khiết có ưu điểm là độ trong suốt và độ bóng cao, nhưng nhược điểm của nó như cứng và giòn, khó gia công và không chịu nhiệt đã ảnh hưởng đến ứng dụng của nó trong ép phun. Tất nhiên, ngành công nghiệp hóa chất và nhựa đã và đang nỗ lực giải quyết những vấn đề này.

Nhìn chung, chi phí tương đối cao là lý do lớn nhất cản trở việc ứng dụng rộng rãi PLA trên thị trường ép phun. Mặc dù nhựa nguyên chất có thể giảm một số chi phí bằng cách lấp đầy và sửa đổi, nhưng với tiền đề đảm bảo hiệu suất của nó, biện pháp này có tác dụng hạn chế, chi phí cao hơn.

Các loại nhựa khác: Màng kéo dài hai chiều là màng PLA thành công nhất cho đến nay.Sau khi kéo dài hai chiều và đặt nhiệt, nhiệt độ chịu nhiệt của màng PLA có thể tăng lên 90°C, điều này bù đắp cho khuyết điểm PLA không có khả năng chịu nhiệt cao nhiệt độ. Bằng cách điều chỉnh quá trình định hướng và tạo hình của quá trình kéo dài hai trục, nhiệt độ hàn nhiệt của màng BOPLA cũng có thể được kiểm soát ở 70-160°C. Ưu điểm này không có ở BOPET thông thường. Ngoài ra, độ truyền sáng của màng BOPLA đạt 94%, độ mờ cực thấp, độ bóng bề mặt cũng rất tốt, loại màng này có thể dùng làm bao bì hoa, màng cách nhiệt trong suốt phong bì, bao bì kẹo.

Vải không dệt spunbonded đã được sử dụng trong vải không dệt PLA, do việc thực hiện lệnh hạn chế nhựa của Việt Nam, loại vải không dệt này phổ biến hơn trong sản xuất túi mua sắm. Tuy nhiên, trong hai lĩnh vực màng thổi và màng phủ, do một số khiếm khuyết đặc trưng của bản thân PLA, tình hình ứng dụng vẫn đang được thăm dò thêm, một số trường hợp ứng dụng thành công được sử dụng sau khi sửa đổi PLA.

Stent tim: Stent axit polylactic hòa tan được thiết kế để hấp thụ lợi ích của các thiết bị hiện có mà không để lại “mạng nhện kim loại” như stent kim loại, có thể xuất hiện trên phim X-quang của bệnh nhân khi động mạch vành của họ được làm giàn giáo hoàn toàn. Các stent hiện tại không co lại và không mở rộng theo chuyển động tự nhiên của động mạch. Ống đỡ động mạch kim loại có thể gây cục máu đông gây tử vong và có khả năng cản trở các xét nghiệm và thủ thuật trong tương lai.

Ứng dụng công nghiệp hạt nhựa PLA

Lĩnh vực sản phẩm dùng một lần

Các đặc tính hoàn toàn vô hại của axit polylactic đối với cơ thể con người làm cho axit polylactic có những ưu điểm độc nhất trong lĩnh vực bộ đồ ăn dùng một lần, vật liệu đóng gói thực phẩm và các sản phẩm dùng một lần khác. Khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn của nó cũng đáp ứng các yêu cầu cao về bảo vệ môi trường của các nước trên thế giới, đặc biệt là Liên minh Châu Âu, Hoa Kỳ và Nhật Bản.

Tuy nhiên, bộ đồ ăn dùng một lần được xử lý bằng nguyên liệu axit polylactic có các khuyết điểm như khả năng chịu nhiệt và khả năng chịu dầu. Theo cách này, chức năng của nó bị giảm đi rất nhiều, bộ đồ ăn bị biến dạng và vật liệu trở nên giòn trong quá trình vận chuyển, dẫn đến một số lượng lớn sản phẩm bị lỗi. Tuy nhiên, thông qua sự phát triển của công nghệ, trên thị trường có những vật liệu được PLA biến đổi, có thể khắc phục hiệu quả những thiếu sót của các hạt ban đầu, thậm chí có loại còn có nhiệt độ chịu nhiệt trên 120°C, có thể dùng làm vật liệu cho lò vi sóng.

Lĩnh vực y sinh hạt

Ngành công nghiệp y sinh là lĩnh vực ứng dụng sớm nhất của axit polylactic. Axit polylactic rất an toàn đối với cơ thể con người và có thể được các mô hấp thụ, ngoài các đặc tính cơ lý tuyệt vời của nó, nó còn có thể được sử dụng trong lĩnh vực y sinh, chẳng hạn như dụng cụ tiêm truyền dùng một lần, chỉ khâu phẫu thuật không thể tháo rời, thuốc đại lý đóng gói cứu trợ và gãy xương nhân tạo Vật liệu cố định bên trong, vật liệu sửa chữa mô, da nhân tạo. Axit polylactic với trọng lượng phân tử cao có tính chất cơ học rất cao, nó đã được sử dụng để thay thế thép không gỉ ở Châu Âu và Hoa Kỳ, được sử dụng rộng rãi như một loại vật liệu cố định bên trong chỉnh hình mới như đinh xương và tấm xương. đã thoát khỏi cơn đau của cuộc phẫu thuật thứ hai. Công nghệ của nó có giá trị gia tăng cao và là vật liệu polyme đầy hứa hẹn cho ngành y tế.

Đánh dấu SPI của axit polylactic

Mã nhận dạng kỹ thuật số của axit polylactic là “7” do Hiệp hội Công nghiệp Nhựa (SPI) quy định. Bỉ đã bắt đầu sử dụng axit polylactic tái chế như một quốc gia thí điểm. Quá trình tái chế hạt nhựa PLA axit polylactic không giống như các polyme khác, nhựa axit polylactic phế thải sẽ được thu gom trong các thùng chứa đặc biệt, phân hủy thành các monome phân tử nhỏ bằng phương pháp nhiệt phân, thủy phân. Sau đó các monome này sẽ được nhà sản xuất tái chế axit được tổng hợp thành nguyên liệu thô axit polylactic với một số tính chất nhất định và nó được sử dụng lại trên thị trường.