W zawsze rozwijającym się krajobrazie zrównoważonych materiałów PBAT i PLA pojawiły się jako dwóch z najwybitniejszych graczy. Jako dostawca skrobi kukurydzianej PBAT] (biodegradowalny - surowy - materiał/PBAT - PLA - kukurydza - skrobia.html), byłem świadkiem rosnącego zainteresowania tymi materiałami i zamieszaniem, które często je otaczają. W tym poście na blogu staram się roztopić różnice między PBAT i PLA, zapewniając wiedzę potrzebną do podejmowania świadomych decyzji dotyczących twoich wyborów materialnych.
Skład chemiczny i struktura
PBAT lub tereftalan tłuszczowy polibutylenu, jest kopolinem. Jest syntetyzowany poprzez polikondensację kwasu tłuszczowego, 1,4 - butanediolu i tereftalanu dimetylu. Ta kombinacja powoduje polimer o elastycznej i twardej strukturze molekularnej. Jednostki tłuszczowe w PBAT zapewniają elastyczność, podczas gdy jednostki tereftalanowe przyczyniają się do jego siły mechanicznej.
Z drugiej strony, PLA lub kwas polilematyczny jest termoplastycznym poliesterem pochodzącym z zasobów odnawialnych, zwykle kwasu mlekowego. Kwas mlekowy można wytwarzać poprzez fermentację węglowodanów, takich jak skrobia kukurydziana, trzcina cukrowa lub inne źródła biomasy. Powtarzające się jednostki kwasu mlekowego w PLA tworzą pół krystaliczny polimer o stosunkowo sztywnej strukturze w porównaniu do PBAT.
Biodegradowalność
Jednym z kluczowych punktów sprzedaży zarówno PBAT, jak i PLA jest ich biodegradowalność. Jednak degradują w różnych warunkach.
PBAT jest alifatycznym - aromatycznym kopolinem, co oznacza, że może degradować zarówno w środowiskach aerobowych, jak i beztlenowych. W warunkach aerobowych, takich jak w obiektach kompostowania, PBAT można rozbić przez mikroorganizmy na dwutlenek węgla, wodę i biomasę w ciągu kilku miesięcy do kilku lat, w zależności od specyficznych formułowania i czynników środowiskowych. W warunkach beztlenowych, podobnie jak na wysypiskach, ulega również degradacji, wytwarzając metan oprócz innych - produktów.
PLA jest biodegradowalny w określonych warunkach kompostowania. Wymaga wysokich temperatur (około 58 - 60 ° C) i specyficznej populacji drobnoustrojów, aby skutecznie się rozpadać. W obiektach kompostowania przemysłowego PLA może się degradować w ciągu 60 - 90 dni. Jednak w naturalnych środowiskach, takich jak gleba lub woda, degradacja PLA jest znacznie wolniejsza, ponieważ niezbędne warunki nie są łatwo dostępne.
Właściwości mechaniczne
Właściwości mechaniczne PBAT i PLA są dość wyraźne, co czyni je odpowiednimi do różnych zastosowań.
PBAT ma doskonałą elastyczność i wydłużenie podczas przerwy. Może znacznie się rozciągać przed złamaniem, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań, które wymagają wysokiego stopnia elastyczności, takich jak filmy z tworzyw sztucznych, torby na zakupy i filmy z ściółki rolniczej. PBAT ma również dobrą odporność na łzę, co jest ważne dla utrzymania integralności produktu podczas użytkowania.
Natomiast PLA jest stosunkowo krucha. Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i sztywność, ale niskie wydłużenie przy przerwie. To sprawia, że nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest sztywność, takie jak jednorazowe sztućce, filamenty drukowania 3D i sztywne pojemniki na opakowanie. Jednak jego kruchość może być ograniczeniem aplikacji wymagających elastyczności.
Charakterystyka przetwarzania
Jeśli chodzi o przetwarzanie, PBAT i PLA mają różne wymagania.
PBAT ma stosunkowo niską temperaturę topnienia, zwykle około 110 - 120 ° C. Ułatwia to przetwarzanie przy użyciu typowych technik przetwarzania tworzyw sztucznych, takich jak wytłaczanie, formowanie wtryskowe i formowanie dmuchania. Ma dobre właściwości przepływu stopu, co pozwala na produkcję cienkich warstw i złożonych kształtów.
PLA ma wyższą temperaturę topnienia, zwykle w zakresie 150 - 170 ° C. Podczas przetwarzania PLA jest bardziej wrażliwy na wilgoć i ciepło. Wilgoć może powodować hydrolizę łańcuchów polimerowych, co prowadzi do zmniejszenia masy cząsteczkowej i właściwości mechanicznych. Dlatego przed przetworzeniem wymagane jest staranne suszenie granulek PLA. Ponadto temperatura i szybkość chłodzenia przetwarzania należy dokładnie kontrolować, aby osiągnąć pożądane właściwości.
Zastosowania
Ze względu na ich różne właściwości PBAT i PLA są używane w szerokim zakresie zastosowań.
PBAT jest szeroko stosowany w branży pakowania. Jest powszechnie mieszany z innymi polimerami, zwłaszcza PLA, w celu poprawy elastyczności i wytrzymałości produktu końcowego. Filmy oparte na PBAT są wykorzystywane do opakowań żywnościowych, torb na zakupy i filmów z ściółki rolnej. W sektorze rolniczym filmy ściółki PBAT można zaorać w glebie po użyciu, gdzie stopniowo degradują, zmniejszając zanieczyszczenie środowiska.
PLA jest stosowany w różnych produktach jednorazowych. Jak wspomniano wcześniej, jest powszechnie stosowany do tworzenia jednorazowych sztućców, słomek i sztywnych pojemników na opakowanie. W branży drukowania 3D PLA jest popularnym wyborem ze względu na łatwość drukowania i stosunkowo niski koszt. Jest również stosowany w przemyśle tekstylnym do produkcji włókien do odzieży i tkanin nie tkanych.
Koszt
Koszt jest ważnym czynnikiem wyboru materiału. Ogólnie rzecz biorąc, PLA jest droższy niż PBAT. Produkcja PLA obejmuje wiele kroków, w tym fermentację węglowodanów w celu wytworzenia kwasu mlekowego i późniejszego procesu polimeryzacji. Surowce na PLA, takie jak skrobia kukurydziana, podlegają również fluktuacji cen na rynku rolnym.
Z drugiej strony PBAT jest stosunkowo tańszy w produkcji. Surowce do PBAT, takie jak kwas tłuszczowy i 1,4 - butanediolu, są łatwiej dostępne i tańsze w porównaniu z surowcami dla PLA. Jednak koszt obu materiałów może się różnić w zależności od zapotrzebowania rynku, skali produkcji i wymagań jakościowych.
Wpływ na środowisko
Zarówno PBAT, jak i PLA są uważane za bardziej przyjazne dla środowiska alternatywy dla tradycyjnych tworzyw sztucznych naftowych. Jednak ich ogólny wpływ na środowisko musi być kompleksowo oceniany.
PLA pochodzi z zasobów odnawialnych, co zmniejsza zależność od paliw kopalnych. Jego biodegradowalność w obiektach kompostowania przemysłowego pomaga również zmniejszyć odpady na wysypiskach. Jednak duża produkcja PLA w skali wymaga znacznych ilości gruntów rolnych i wody do uprawy surowca. Istnieją również obawy dotyczące stosowania pestycydów i nawozów w uprawie surowców.
PBAT, choć nie pochodzący z zasobów odnawialnych w całości, ma dobrą biodegradowalność w różnych środowiskach. Jego użycie może pomóc w zmniejszeniu gromadzenia się odpadów z tworzyw sztucznych w środowisku. Jednak produkcja PBAT obejmuje stosowanie petrochemikaliów, które nadal ma wpływ na środowisko pod względem zużycia energii i emisji gazów cieplarnianych.
Mieszanie PBAT i PLA
Aby skorzystać z unikalnych właściwości zarówno PBAT, jak i PLA, często są one łączone. Mieszanie PBAT i PLA może powodować materiał o ulepszonych właściwościach mechanicznych, takich jak zwiększona elastyczność i wytrzymałość przy jednoczesnym zachowaniu pewnego poziomu sztywności.
Gdy PBAT i PLA są mieszane, stosunek dwóch polimerów można dostosować zgodnie z konkretnymi wymaganiami aplikacyjnymi. Na przykład wyższy odsetek PBAT w mieszance spowoduje bardziej elastyczny materiał, podczas gdy wyższy odsetek PLA sprawi, że materiał będzie bardziej sztywny. Proces mieszania można przeprowadzić przy użyciu różnych metod, takich jak mieszanie stopu w wytłaczarce.
Wniosek
Podsumowując, PBAT i PLA są dwoma odrębnymi materiałami biodegradowalnymi o własnych unikalnych składach chemicznych, właściwościach mechanicznych, charakterystyce przetwarzania i zastosowaniach. Jako dostawca skrobi kukurydzianej PBAT] (biodegradowalny - surowy - materiał/PBAT - PLA - kukurydza - skrobia.html), rozumiem znaczenie wyboru odpowiedniego materiału dla twoich potrzeb. Niezależnie od tego, czy szukasz elastycznego materiału do opakowania, czy sztywnego materiału do produktów jednorazowych, kluczowe jest zrozumienie różnic między PBAT i PLA.
Jeśli jesteś zainteresowany zakupem [żywica biodegradowalna] (biodegradowalne - surowe - materiał/biodegradabilna - żywica Nasz zespół ekspertów jest gotowy pomóc w wyborze najbardziej odpowiednich materiałów do twoich projektów i zapewnienia produktów wysokiej jakości.
Odniesienia
- „Biodegradowalne polimery: przegląd” Johna W. Gilmana.
- „Produkcja, właściwości i zastosowania kwasu polimatycznego (PLA)” L. Aurasa, R. Harte i S. Selke.
- „Tereftalan tłuszczowy polibutylenu (PBAT): synteza, właściwości i zastosowania” w Journal of Polymer Science.