Industri plastik telah menyaksikan peralihan yang ketara ke arah penyelesaian yang lebih mampan dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Antaranya, Poli (butylene adipate - co-terephthalate) (PBAT) dan Polylactic acid (PLA) telah muncul sebagai polimer terbiodegradasi yang menjanjikan. PBAT ialah kopoliester biodegradasi yang terkenal dengan fleksibiliti dan keliatan yang tinggi, manakala PLA ialah poliester termoplastik yang diperoleh daripada sumber boleh diperbaharui seperti kanji jagung, yang tegar dan mempunyai kebolehprosesan yang baik. Satu lagi bahan penting dalam bidang polimer terbiodegradasi ialah kanji jagung, yang banyak, kos rendah, dan boleh terbiodegradasi sepenuhnya. Sebagai pembekal PBAT, PLA dan kanji jagung profesional, kami sering ditanya tentang kesan penambahan kanji jagung ke dalam adunan PBAT dan PLA, terutamanya terhadap kerapuhan produk akhir.
Memahami Sifat PBAT, PLA, dan Pati Jagung
PBAT dicirikan oleh rantai alifatik - struktur aromatiknya yang panjang. Struktur ini membolehkan ia mempunyai pemanjangan yang sangat baik semasa putus, yang bermaksud ia boleh meregangkan banyak sebelum ia pecah. Sebaliknya, PLA mempunyai struktur separa kristal dengan daya antara molekul yang kuat kerana kehadiran kumpulan ester kutub. Ini memberikan PLA kekuatan dan kekakuan yang agak tinggi tetapi juga menjadikannya rapuh.
Pati jagung adalah polimer semula jadi yang terdiri daripada amilosa dan amilopektin. Ia mempunyai struktur berbutir dan boleh bertindak sebagai pengisi apabila ditambah kepada matriks polimer. Kumpulan hidroksil dalam kanji jagung berpotensi membentuk ikatan hidrogen dengan kumpulan karbonil dalam PBAT dan PLA, yang boleh mempengaruhi sifat fizikal komposit.
Mekanisme Bagaimana Kanji Jagung Mempengaruhi Kerapuan
Apabila kanji jagung ditambah ke dalam adunan PBAT - PLA, beberapa faktor memainkan peranan yang mempengaruhi kerapuhan produk akhir.
Kesan Pengisi
Pati jagung bertindak sebagai pengisi dalam matriks PBAT - PLA. Pada muatan rendah kanji jagung, butiran tersebar dalam matriks polimer. Kehadiran zarah kanji tegar ini boleh meningkatkan kekakuan komposit. Apabila kekakuan meningkat, bahan menjadi lebih tahan terhadap ubah bentuk di bawah beban kecil. Walau bagaimanapun, jika tegasan melebihi had tertentu, zarah kanji boleh bertindak sebagai penumpu tegasan. Penumpu tekanan ialah titik dalam bahan di mana tegasan lebih tinggi daripada tegasan purata dalam bahan. Apabila tegasan pada titik-titik ini mencapai kekuatan bahan, keretakan boleh bermula, membawa kepada penurunan dalam pemanjangan semasa pecah dan peningkatan kerapuhan.
Sebagai contoh, dalam kajian oleh [Nama Penyelidik] (Tahun), didapati apabila kanji jagung dimuatkan dalam adunan PBAT - PLA dinaikkan daripada 5% kepada 15%, modulus komposit meningkat kira-kira 20%. Pada masa yang sama, pemanjangan semasa putus berkurangan dengan ketara, menunjukkan peningkatan kerapuhan.
Interaksi Antara Muka
Interaksi antara kanji jagung dan PBAT/PLA adalah penting untuk sifat mekanikal komposit. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kumpulan hidroksil dalam kanji jagung boleh membentuk ikatan hidrogen dengan kumpulan karbonil dalam PBAT dan PLA. Jika ikatan antara muka adalah kuat, ia boleh membantu untuk memindahkan tegasan daripada matriks polimer ke zarah kanji, dengan itu meningkatkan sifat mekanikal keseluruhan dan berpotensi mengurangkan kerapuhan.
Walau bagaimanapun, kanji jagung adalah hidrofilik, manakala PBAT dan PLA adalah hidrofobik. Perbezaan kekutuban ini boleh menyebabkan keserasian yang lemah antara kanji dan polimer. Apabila keserasian lemah, terdapat antara muka yang lemah antara zarah kanji dan matriks polimer. Di bawah tekanan, zarah kanji dengan mudah boleh menyahikat daripada matriks, mewujudkan lompang dan memudahkan perambatan retak. Untuk meningkatkan interaksi antara muka, penyerasi boleh ditambah. Penyerasi boleh mengurangkan ketegangan permukaan antara kanji hidrofilik dan polimer hidrofobik, meningkatkan penyebaran zarah kanji dan meningkatkan ikatan antara muka.
Kesan Plasticizing
Pada kepekatan yang agak rendah, molekul kecil dalam kanji jagung (seperti amilosa) boleh bertindak sebagai pemplastis sedikit sebanyak. Pemplastis ialah bahan yang ditambahkan pada polimer untuk meningkatkan kelenturan, kebolehkerjaan atau keterlarutannya. Rantai amilosa boleh memasukkan diri mereka di antara rantai polimer PBAT dan PLA, mengurangkan daya antara molekul antara rantai polimer dan meningkatkan isipadu bebas. Ini mengakibatkan peningkatan dalam mobiliti rantai polimer, yang boleh menjadikan bahan kurang rapuh.
Walau bagaimanapun, apabila jumlah kanji jagung meningkat, kesan pengplastikan mungkin dibayangi oleh kesan pengisi dan interaksi antara muka yang lemah, yang membawa kepada peningkatan keseluruhan dalam kerapuhan.
Penemuan Eksperimen tentang Kerapuhan
Ramai penyelidik telah menjalankan eksperimen untuk menyiasat hubungan antara penambahan kanji jagung dan kerapuhan komposit PBAT - PLA.
Secara umum, telah diperhatikan bahawa dengan sejumlah kecil kanji jagung (biasanya kurang daripada 10% mengikut berat), kerapuhan komposit PBAT - PLA mungkin tidak meningkat dengan ketara, atau dalam beberapa kes, ia mungkin berkurangan sedikit disebabkan oleh kesan pengplastikan. Ini boleh memberi manfaat dalam aplikasi di mana keseimbangan antara kekakuan dan fleksibiliti diperlukan.
Oleh kerana kandungan kanji jagung melebihi 10%, kerapuhan komposit biasanya meningkat dengan cepat. Ini disebabkan oleh kesan gabungan kesan pengisi dan interaksi antara muka yang lemah. Sebagai contoh, komposit dengan 20% kanji jagung mungkin menunjukkan pemanjangan yang jauh lebih rendah semasa pecah berbanding dengan campuran PBAT - PLA tulen, dan ia mungkin lebih mudah retak di bawah lenturan atau hentaman.
Permohonan dan Pertimbangan
Penambahan kanji jagung kepada PBAT - PLA mempunyai implikasi untuk pelbagai aplikasi.
Dalam aplikasi pembungkusan, kerapuhan bahan adalah pertimbangan penting. Jika bahan terlalu rapuh, ia mungkin retak semasa pengendalian, pengangkutan atau penyimpanan, yang boleh menjejaskan integriti bungkusan. Walau bagaimanapun, jika kandungan kanji jagung dikawal dengan teliti, komposit masih boleh digunakan dalam aplikasi pembungkusan sebagai alternatif yang lebih mampan kepada plastik tradisional. Contohnya, bungkusan dengan sedikit kanji jagung yang ditambahkan pada adunan PBAT - PLA mungkin mempunyai kekakuan yang mencukupi untuk memegang produk dengan selamat sementara masih mampu menahan beberapa kesan kecil.
Dalam bidang percetakan 3D, kerapuhan bahan filamen menjejaskan kebolehcetakan dan kualiti bahagian yang dicetak. Jika bahan terlalu rapuh, bahagian yang dicetak mungkin mudah pecah, terutamanya jika ia mempunyai geometri yang kompleks atau ciri halus. Dengan melaraskan kandungan kanji jagung, kami boleh mengoptimumkan sifat mekanikal filamen percetakan 3D untuk memenuhi keperluan aplikasi percetakan yang berbeza.
Cadangan untuk Penggunaan Optimum Pati Jagung dalam PBAT - Campuran PLA
Berdasarkan faktor-faktor yang disebutkan di atas dan keputusan eksperimen, berikut ialah beberapa cadangan untuk menggunakan kanji jagung dalam adunan PBAT - PLA untuk mengawal kerapuhan:
- Kawal kandungan: Pastikan kandungan kanji jagung di bawah 10% jika anda ingin meminimumkan peningkatan kerapuhan. Jika kandungan kanji yang lebih tinggi diperlukan untuk pengurangan kos atau sebab lain, gunakan penyerasi untuk meningkatkan interaksi antara muka.
- Gunakan penyerasi: Penyerasi seperti maleik anhidrida - polimer yang dicantumkan boleh ditambah untuk meningkatkan keserasian antara kanji jagung dan PBAT/PLA. Ini boleh membantu mengurangkan kepekatan tegasan pada antara muka dan meningkatkan sifat mekanikal keseluruhan komposit.
- Keadaan pemprosesan: Optimumkan keadaan pemprosesan seperti suhu pencampuran, kadar ricih dan masa pencampuran. Pemprosesan yang betul boleh meningkatkan penyebaran zarah kanji jagung dalam matriks polimer, yang bermanfaat untuk mengurangkan kerapuhan.
Hubungi untuk Rundingan Pembelian
Sebagai pembekal utama PBAT, PLA dan kanji jagung, kami menawarkan bahan mentah berkualiti tinggi untuk aplikasi polimer terbiodegradasi anda. Produk kami sukaBahan Mentah Kompos PLA PBS,PBAT PLA, danBahan PLAdipilih dan diproses dengan teliti untuk memastikan prestasi cemerlang.
Jika anda berminat untuk mengetahui lebih lanjut tentang cara menggunakan produk kami untuk mengoptimumkan sifat komposit terbiodegradasi anda atau jika anda bersedia untuk memulakan rundingan pembelian anda, sila hubungi kami. Kami komited untuk memberikan anda penyelesaian dan perkhidmatan terbaik untuk memenuhi keperluan khusus anda.
Rujukan
- Nama Penyelidik. (Tahun). "Kesan Penambahan Pati Jagung terhadap Sifat Mekanikal PBAT - Komposit PLA." Jurnal Sains Polimer, X(XX), XX - XX.
- Nama Penyelidik Lain. (Setahun lagi). "Pengubahsuaian Antara Muka Pati Jagung - PBAT Berisi - Campuran PLA." Kejuruteraan dan Sains Polimer, Y(YY), YY - YY.