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  1. 改性PLA在包裝行業的應用

    來源:未知 時間:2020-02-08 點擊數:

    此前全球知名咨詢公司IHS Markit分析指出,由西歐國家發起的“限制或停止使用塑料袋以及其他一次性塑料制品”等行動,將進一步推動生物可降解塑料的市場需求。2018年全球生物可降解塑料的市場額超過11億美元,需求量為36萬噸,年平均增長率9%,有望在2023年達到17億美元,需求量到55萬噸,其中PLA將扮演重要角色,食品包裝等領域發展最快。2018年,PLA薄膜在生物聚合物薄膜市場份額中占到25%以上。

    食品包裝,一次性餐具(包括杯子、盤子和刀叉等)以及塑料袋是生物可降解塑料最大的用戶市場,加上目前很火爆的電商快遞,這是中國“白色污染”的主要來源,小編在之前的文章中曾提出:可降解塑料或許承擔不起解決“白色污染”的重任,但它是目前一個很好的選擇。

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    PLA在市場上的應用主要集中在包裝、醫用和紡織(纖維)三大領域,其中在包裝行業的應用尤為突出。一起看看改性PLA在包裝行業的應用。

    PLA在包裝行業的應用簡介

    包裝的目的在于保護產品、方便儲運、促進銷售,具體相關性能和基本要求如下。

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    與傳統的PE和PP材料相比,PLA的熔點(約180℃)較高,加工性較好。PLA的硬度、力學性能與傳統的樹脂(如PS)相近,有較好的透明度和極好的光澤度等,比較適合用作包裝材料。但缺點也比較突出,與常用的高阻隔尼龍、聚偏二氯乙烯(PVDC)等相比,PLA的氧氣和水蒸氣阻隔性不足,對含油脂食品的保護性不夠。加上PLA韌性較差,Tg較低,抗沖擊性差,注定PLA暫時不適合用于耐久性較高的包裝領域。此外,PLA的降解周期不好控制,在使用中容易出現不同程度的降解或水解,其性能會下降,材料成本是傳統的PE、PP的2.5倍以上,這些都不容忽視。

    PLA的主要性能參數

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    PLA在包裝行業的應用主要對標改性PP、PE和PET,此外緩沖材料對標EPS、EPE和EPU。鑒于PLA的優勢,作為包裝材料可制成薄膜、發泡材料和容器,如軟包裝袋、塑料瓶、緩沖材料、一次性餐具等,從形態來看主要是薄膜,其次是容器和片材。PLA的降解性、阻隔性、力學性能、光學性能、抗菌性、導電性和壓電性,大多與結晶度有關,如果提高PLA的結晶度,其阻隔性、力學性能一般會提高,但加工性、降解性和透明度通常會下降。所以改性PLA作為包裝材料使用時,關鍵在于控制其結晶行為,使各方面性能達到最優。

    (1)PLA薄膜

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    PLA流延膜(左)和雙向拉伸膜(右)

    PLA薄膜主要有高透明薄膜、熱縮膜、粒料共混吹塑膜袋及PLA基復合材料薄膜。PLA薄膜可代替傳統薄膜材料作為新型包裝材料,如沃爾瑪超市要求采用全降解PLA薄膜袋來替代傳統的不可降解PE袋,日本電子產品也開始采用PLA納米復合薄膜包裝。

    (2)PLA容器

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    PLA瓶子(一次性)和水杯

    由于PLA的降解性,被用于生產水和果汁瓶,但該市場有限,注射-拉伸-吹塑是 PLA 瓶子典型的生產方式,多應用在短期貨架的食品包裝上。PLA瓶的透明度和阻氧性都比PE瓶要好,由于PLA的蠕變行為不足和對CO2的低阻隔性,PLA瓶子的應用只限于非碳酸飲料。NatureWorks利用PLA瓶包裝有機果汁飲料,可保證60天的貨架期。丹麥Faerch塑膠公司使用PLA包裝低溫的面食、肉、沙拉等新鮮食品,可以達到很長的保質期。歐洲市場推出了PLA材質的酸奶杯和飲品包裝瓶,可達到歐盟相關食品容器的標準。有公司已經開出的高透明性耐熱級PLA水瓶,可以滿足既透明又耐熱(耐熱溫度≥100℃)的應用條件。國內市場將PLA涂覆在紙上制成淋膜紙杯,用于各種防水防油的食品包裝。

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    NatureWorks公司PLA在食品飲料包裝領域的應用(官網)

    (3)PLA發泡材料

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    PLA發泡餐具

    PLA發泡材料兼具生物降解性,可用于生產一次性餐飲用具(如快餐盒、方便面碗等)和緩沖包裝的襯墊,不會產生白色污染,尤其是PLA耐熱餐具將變得更加實用?!癎raft”系列一次性餐具采用PLA發泡材質設計為逼真的果蔬外形,兼具環保與美觀性。值得注意的是,發泡是PLA低成本使用的一種有效方法。純PLA熔體強度較低,熔體黏度對剪切不明顯,不適合擠出涂覆、發泡等加工手段,但其熔體強度可以通過改變分子鏈拓撲結構,比如長鏈支化來改善。


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