聚乳酸PLA薄膜在生產(chǎn)切袋過程中應(yīng)注意熱穩(wěn)定性
聚乳酸PLA生產(chǎn)薄膜后，在生產(chǎn)切袋過程中，應(yīng)注意熱穩(wěn)定性。熔融態(tài)加工時(shí)PLA的一個(gè)缺點(diǎn)是其容易發(fā)生熱分解,這與其加工溫度及其在擠出機(jī)或熱流道中的停留時(shí)間有關(guān)。一般來說,PLA的熱分解主要有下述幾種(a)少量水引起的水解;(b)拉鏈狀解聚;(c)氧化,無規(guī)主鏈斷裂;(d)分子間酯化成單體和酯類齊聚物;(e)分子內(nèi)酯化,形成單體和低相對分子質(zhì)量丙交酯齊聚物。 Soninke等人認(rèn)為,溫度高于200℃時(shí),PLA會(huì)發(fā)生分子間、分子內(nèi)的酯交換、順式消除、自由基和一致性非自由基反應(yīng),最終形成C0、CO2、乙醒和甲基乙烯酮。相反, Me Neill和 leiper則認(rèn)為PA的熱分解是非自由基、“咬鏈酯間交換反應(yīng),包括一OH鏈端。反應(yīng)發(fā)生在主鏈上的位置不同,分解產(chǎn)物可能會(huì)是丙交酯分子、齊聚物環(huán)或者是乙醛與CO。在溫度高于270℃時(shí),PLA主鏈發(fā)生皸裂。預(yù)計(jì)乙醛的形成隨著加工溫度的升高而增加,這是分解反應(yīng)加快所致。MoNell和 Leiper研究了230-40℃溫度范圍內(nèi)的情況,結(jié)果表明,230℃時(shí),形成的乙醛最多,440℃時(shí)明顯減少。分析認(rèn)為,這是由乙醛的熱分解所致,包括高溫時(shí)種復(fù)雜的鏈反應(yīng)形成的甲烷和CO。他們還認(rèn)為測得的另一種副產(chǎn)物—丁烷2,3.二酮的產(chǎn)生可能是主鏈反應(yīng)中的乙?；杂苫淖杂苫M合所致。盡管乙醛被認(rèn)為是無毒的,在很多食品中天然存在,但是在熔融加工PLA過程中產(chǎn)生的乙醛量需要控制在最低程度,尤其是加工成食品包裝材料如容器、瓶和薄膜等時(shí)。乙醛遷移到所包裝的食品中會(huì)使食品無味,影響味覺以及消費(fèi)者對產(chǎn)品的認(rèn)可。從生產(chǎn)的角度看,解聚產(chǎn)生的丙交酯是不希望有的。除了降低PLA的熔體黏度和彈性外,所形成的可揮發(fā)性丙交酯還會(huì)使加工設(shè)備如冷卻輥、模具和擠出機(jī)等表面煙化和/或結(jié)垢。后者表現(xiàn)在設(shè)備表面逐漸堆積起一層丙交酯,即常說的沉積。為了解決這一問題,常常將設(shè)備升溫,減少丙交酯凝聚。Taubner和 Shishoo的研究表明,樹脂的含水量及擠出過程中的溫度和停留時(shí)間是擠出過程中PLA相對分子質(zhì)量下降的重要原因。210℃時(shí)在雙螺桿擠出機(jī)中加工初始數(shù)均相對分子質(zhì)量M,=4000ml,干燥過的PLA、在螺桿轉(zhuǎn)速分別為120r/min和20r/min時(shí),其相對分子質(zhì)量分別下降為33600g/mol和30200g/mol。相比之下,用濕樹脂(相當(dāng)于20℃、65%RH時(shí),濕含量為0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù))擠出的制品相對分子質(zhì)量分別為18400g/mol和1200g/mol。這一結(jié)果充分說明了PLA擠出過程中將停留時(shí)間最短化以及控制加工溫度的重要性。從樹脂配方的角度看樹脂中殘存的聚合催化劑還會(huì)促進(jìn)反向解聚和水解反應(yīng)這有可能部分揭示了文獻(xiàn)中報(bào)道的熔融加工PLA時(shí)相對分子質(zhì)量大幅度下降的原因所在。例如,WikeGogolewski等人和 Perego等人的研究表明,PLA注塑件的相對分子質(zhì)量分別損失5%~52%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、50%~88%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和14%~40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。為了使其在熔融加工過程中穩(wěn)定,有一點(diǎn)非常重要,即將樹脂中殘存的催化劑去活或者是清除,使其相對分子質(zhì)量下降最小,因?yàn)橄鄬Ψ肿淤|(zhì)量會(huì)影響PLA產(chǎn)品的性能。由于所用的工藝和技術(shù)不同，不同的供就商提供的PLA熔體穩(wěn)定性會(huì)不同。用適當(dāng)干燥的優(yōu)質(zhì)PLA樹脂和最佳工藝生產(chǎn)的PLA注塑件的相對分子質(zhì)量損失應(yīng)小于或等于10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）
熱穩(wěn)定性，是一種加工的物理性質(zhì)，聚乳酸PLA的加工熱穩(wěn)定性跟普通 的塑料薄膜比起來，還是沒有普通的塑料薄膜好。
