การวิจัยเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนความแข็งของวัสดุกรดโพลีแลกติก (PLA)

ปัจจุบัน มีสองวิธีทั่วไปในการปรับปรุงความเหนียวของ PLA:

(1) ต่อกิ่งโซ่โมเลกุลที่ยืดหยุ่นลงใน PLA ในรูปแบบบล็อกหรือโคโพลีเมอร์กราฟต์เพื่อปรับปรุงความเหนียวของเมทริกซ์ PLA

(2) วิธีการผสมทางกายภาพ ผสม PLA กับวัสดุ เช่น อีลาสโตเมอร์ สารตัวเติมอนินทรีย์ หรือพลาสติไซเซอร์ เพื่อปรับปรุงความเหนียวของ PLA วิธีการดัดแปลงทางกายภาพนั้นง่ายและสะดวก และกลายเป็นวิธีการดัดแปลงที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตภาคอุตสาหกรรม

1. ผสมกับอีลาสโตเมอร์

การผสม PLA กับอีลาสโตเมอร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำให้ PLA แข็งตัว เมื่อได้รับผลกระทบจากแรงภายนอก อีลาสโตเมอร์จะทำให้เกิดเส้นหรือแถบเฉือน ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานจากภายนอกและปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุได้ แต่วิธีนี้จะลดความแข็งแรงและโมดูลัสของ PLA ดังนั้นนักวิจัยจึงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาอีลาสโตเมอร์ประสิทธิภาพสูง การผสมอีลาสโตเมอร์กับ PLA สามารถปรับปรุงความเหนียวโดยไม่ทำให้ความแข็งแรงและโมดูลัสลดลง

Xi Lifeng และบริษัทอื่นๆ ใช้เทคโนโลยีการเร่งปฏิกิริยาเมทัลโลซีนแบบแยกส่วนเพื่อพัฒนาอีลาสโตเมอร์ที่ใช้โพรพิลีน (PBE) และ PLA ที่ผ่านการเสริมความแข็งแกร่งและดัดแปลง เพื่อให้ได้วัสดุนอนวูฟเวนที่ละลายด้วย PLA/PBE ที่มีความเหนียวสูง ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณ PBE เพิ่มขึ้น ความเครียดของวัสดุนอนวูฟเวนที่ละลายด้วย PLA/PBE จะเพิ่มขึ้น และการยืดตัวที่จุดแตกหักก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เมื่อปริมาณการเติม PBE เท่ากับ 20% การยืดตัวที่จุดแตกหักและความต้านทานแรงดึงของวัสดุนอนวูฟเวนที่ละลายด้วย PLA/PBE จะเพิ่มขึ้น 455% และ 25% ตามลำดับ ประสิทธิภาพการกรองจะเพิ่มขึ้นประมาณ 1.1 เท่า และประสิทธิภาพการกรองของวัสดุ ได้รับการปรับปรุง

นักวิจัยใช้เทอร์โมพลาสติกที่เหนือกว่าและความยืดหยุ่นสูงของอีลาสโตเมอร์เพื่อทำให้ PLA แข็งตัว เพื่อให้ส่วนผสมมีความเหนียวเป็นเลิศ อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณสารทำให้แข็งเพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสของส่วนผสม PLA จะได้รับผลกระทบ นอกจากนี้ อีลาสโตเมอร์ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันล้วนมีพื้นฐานมาจากปิโตรเลียม และการใช้งานอย่างกว้างขวางทำให้เกิดมลพิษร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม และส่งผลต่อประสิทธิภาพการย่อยสลายของ PLA ดังนั้น การพัฒนาอีลาสโตเมอร์ชีวภาพ/ย่อยสลายได้จึงเป็นจุดสำคัญในการวิจัยสำหรับ PLA ที่เสริมความแข็งแกร่งด้วยอีลาสโตเมอร์

2. ผสมกับโพลีเมอร์ที่มีความยืดหยุ่น

2.1 โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแบบยืดหยุ่น

เพื่อรักษาความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและความสามารถในการย่อยสลายของ PLA มักใช้ polycaprolactone (PCL), แป้ง, polybutylene adipate-terephthalate (PBAT) และ polybutylene succinate (PBS) มักใช้ Toughened PLA กับโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น polyhydroxyalkanoate (PHA) เพื่อเตรียมความหลากหลาย ของพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ