聚乳酸PLA薄膜在生產(chǎn)切袋過程中應注意熱穩(wěn)定性
聚乳酸PLA生產(chǎn)薄膜后，在生產(chǎn)切袋過程中，應注意熱穩(wěn)定性。熔融態(tài)加工時PLA的一個缺點是其容易發(fā)生熱分解,這與其加工溫度及其在擠出機或熱流道中的停留時間有關。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等人認為,溫度高于200℃時,PLA會發(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,最終形成C0、CO2、乙醒和甲基乙烯酮。相反, Me Neill和 leiper則認為PA的熱分解是非自由基、“咬鏈酯間交換反應,包括一OH鏈端。反應發(fā)生在主鏈上的位置不同,分解產(chǎn)物可能會是丙交酯分子、齊聚物環(huán)或者是乙醛與CO。在溫度高于270℃時,PLA主鏈發(fā)生皸裂。預計乙醛的形成隨著加工溫度的升高而增加,這是分解反應加快所致。MoNell和 Leiper研究了230-40℃溫度范圍內(nèi)的情況,結果表明,230℃時,形成的乙醛最多,440℃時明顯減少。分析認為,這是由乙醛的熱分解所致,包括高溫時種復雜的鏈反應形成的甲烷和CO。他們還認為測得的另一種副產(chǎn)物—丁烷2,3.二酮的產(chǎn)生可能是主鏈反應中的乙?；杂苫淖杂苫M合所致。盡管乙醛被認為是無毒的,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。乙醛遷移到所包裝的食品中會使食品無味,影響味覺以及消費者對產(chǎn)品的認可。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)性丙交酯還會使加工設備如冷卻輥、模具和擠出機等表面煙化和/或結垢。后者表現(xiàn)在設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間是擠出過程中PLA相對分子質(zhì)量下降的重要原因。210℃時在雙螺桿擠出機中加工初始數(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,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(相當于20℃、65%RH時,濕含量為0.3%質(zhì)量分數(shù))擠出的制品相對分子質(zhì)量分別為18400g/mol和1200g/mol。這一結果充分說明了PLA擠出過程中將停留時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促進反向解聚和水解反應這有可能部分揭示了文獻中報道的熔融加工PLA時相對分子質(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)量分數(shù))、50%~88%(質(zhì)量分數(shù))和14%~40%(質(zhì)量分數(shù))。為了使其在熔融加工過程中穩(wěn)定,有一點非常重要,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,因為相對分子質(zhì)量會影響PLA產(chǎn)品的性能。由于所用的工藝和技術不同，不同的供就商提供的PLA熔體穩(wěn)定性會不同。用適當干燥的優(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)量損失應小于或等于10%（質(zhì)量分數(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。
