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          文章詳情

          PLA生物降解塑料的存儲和干燥

          日期:2025-07-01 21:26
          瀏覽次數:21
          摘要:PLA生物降解塑料的存儲和干燥,PLA干燥,PLA降解塑料

          PLA生物降解塑料的存儲和干燥,PLA干燥,PLA降解塑料


          PLA 生物降解塑料的存儲與干燥全解析

          **
          PLA,即聚乳酸,作為一種源自玉米淀粉、木薯等可再生植物資源的生物基熱塑性高分子材料,以其出色的環保特性 —— 可在自然環境中快速降解,以及良好的加工性能,在包裝、醫療、3D 打印等眾多領域得到廣泛應用。然而,PLA 材料對存儲條件頗為敏感,若存儲與干燥方式不當,其性能會大打折扣,進而影響*終產品的質量與應用效果。

          一、PLA 生物降解塑料的存儲要點

          (一)溫度控制

          PLA 對溫度變化較為敏感。高溫環境下,比如超過 60℃,PLA 分子鏈的活動能力增強,分子間作用力減弱,致使材料軟化甚至變形,嚴重損害其結構完整性。而在低溫環境中,尤其是低于 0℃時,材料內部的分子鏈段運動受限,分子鏈變得僵硬,使得 PLA 變脆,在受到外力作用時極易發生破裂。理想的存儲溫度區間為 20 - 25℃(68 - 77°F),在此溫度范圍內,PLA 材料的分子鏈段既能保持一定的活動能力,維持材料的柔韌性,又不會因溫度過高而出現軟化變形問題,從而確保材料性能的穩定。例如,在普通室內環境中,如果能將溫度控制在這個區間,就為 PLA 的存儲提供了適宜的溫度條件。

          (二)濕度管理

          PLA 具有較強的吸濕性,這是因為其分子結構中含有親水性的酯基。當周圍環境濕度較高時,水分分子容易被 PLA 分子吸引并進入其內部結構。過多水分的存在會引發一系列**影響。在加工過程中,水分會導致 PLA 在熔融狀態下發生水解反應,使分子鏈斷裂,分子量降低。這不僅會減小材料的熔體流動性,導致加工成型困難,還會降低制品的結晶速率,進而使制品的機械性能如強度、韌性等大幅下降。為避免這些問題,存儲環境的相對濕度應維持在 50% 以下。可通過使用除濕機,持續降低環境中的水汽含量,或者在存儲區域放置如硅膠干燥劑等吸濕材料,吸附多余水分,創造一個干燥的存儲環境。

          (三)光照防護

          PLA 對紫外線較為敏感。長時間暴露在陽光直射或其他強紫外線光源下,紫外線的高能量光子能夠破壞 PLA 分子鏈中的化學鍵,引發光降解反應。隨著光降解的持續進行,PLA 材料的化學結構逐漸被破壞,其物理性能如強度、韌性等顯著降低,顏色也可能發生變化,影響產品外觀與使用性能。因此,存儲 PLA 材料時,要將其放置在避免陽光直射的地方,可選用不透明或具有遮光性能的存儲容器,如深色的塑料箱、紙箱等,或者將其存放在光線較暗的倉庫角落,防止紫外線對材料造成損害。

          (四)防塵與防污染

          灰塵顆粒和其他污染物一旦附著在 PLA 材料表面,在后續加工過程中,可能會進入材料內部,成為應力集中點,影響材料的均勻性和機械性能。在 3D 打印過程中,灰塵等雜質可能導致噴頭堵塞,使打印過程中斷,影響打印質量。所以,要將 PLA 材料存放在清潔、無塵的環境中。可采用密封的存儲容器,減少灰塵進入的機會;定期對存儲區域進行清潔打掃,降低環境中的灰塵含量。

          (五)存儲方式

          1. 密封存儲:將 PLA 材料放入密封性能良好的塑料袋、塑料桶或專門的密封存儲盒中,盡可能排出內部空氣后密封。這樣能有效隔絕外界的濕氣、灰塵和污染物,保持材料的清潔與干燥。在使用密封袋時,要確保袋子無破損,密封拉鏈完好無損;對于塑料桶和存儲盒,要檢查蓋子的密封墊圈是否緊密貼合,保證密封效果。
          1. 真空存儲:對于長期不使用或對存儲條件要求極高的 PLA 材料,可采用真空存儲方式。通過真空泵將存儲容器內的空氣抽出,形成低氧甚至無氧環境,不僅能防止材料氧化,還能進一步降低濕氣對材料的影響。真空存儲能顯著延長 PLA 材料的保質期,保持其性能穩定。但需注意,真空存儲設備的密封性要好,定期檢查設備的真空度,確保存儲環境始終處于真空狀態。
          1. 分類存儲:根據 PLA 材料的不同類型、規格和用途進行分類存儲。不同型號的 PLA 材料,其性能和加工要求可能存在差異,分類存儲便于在使用時快速準確地找到所需材料,避免混淆,提高工作效率。同時,對不同批次的材料進行標記和分類,有助于跟蹤材料的使用情況和保質期,優先使用接近保質期的材料,防止材料過期浪費。

          二、PLA 生物降解塑料的干燥方法

          (一)干燥的必要性

          由于 PLA 的吸濕性,在加工前進行充分干燥至關重要。哪怕只有少量水分存在,在高溫熔融加工過程中,水分也會引發 PLA 的水解反應。這不僅會降低材料的分子量,導致熔體流動性變差,使加工成型變得困難,還會影響制品的*終性能,如降低制品的強度、韌性和透明度等。因此,在對 PLA 進行注塑、擠出、吹塑等加工操作之前,必須確保其含水率降低到一定程度,以保證加工過程的順利進行和制品質量。

          (二)干燥溫度與時間

          1. 結晶型 PLA:結晶型 PLA 的干燥溫度通常設定在 65 - 90℃。在此溫度范圍內,既能使水分分子從材料內部逸出,又不會因溫度過高導致材料軟化變形。干燥時間一般為 2 - 6 小時,但實際干燥時間需根據材料的初始含水率、顆粒大小以及干燥設備的性能進行調整。若材料初始含水率較高,或者顆粒較大,水分擴散到材料表面所需時間較長,就需要適當延長干燥時間;反之,若初始含水率較低,顆粒較小,干燥時間可相應縮短。
          1. 無定形 PLA:無定形 PLA 的干燥溫度相對較低,為 43 - 55℃。這是因為無定形 PLA 在溫度稍高時容易變得黏軟,影響干燥效果和材料性能。其干燥時間與結晶型 PLA 類似,但同樣需依據實際情況靈活調整。在確定干燥溫度和時間時,可通過實驗測試不同條件下 PLA 材料的含水率和性能變化,建立干燥工藝參數與材料性能之間的關系,為實際生產提供準確參考。

          (三)干燥設備

          1. 熱風循環干燥機:熱風循環干燥機通過風機將加熱后的空氣送入干燥室,熱空氣在干燥室內循環流動,與 PLA 材料充分接觸,帶走材料表面和內部的水分。這種干燥機結構簡單,操作方便,成本相對較低,適用于中小規模的生產。但需注意控制熱風的溫度和風速,避免溫度過高或風速過快對材料造成**影響。可在干燥室內設置多個溫度監測點,實時監測溫度分布情況,確保溫度均勻性;通過調節風機轉速,控制熱風風速。
          1. 真空干燥機:真空干燥機是在真空環境下對 PLA 材料進行干燥。真空狀態能降低水分的沸點,使水分更容易從材料中揮發出來,從而實現低溫快速干燥。這對于對溫度敏感的 PLA 材料尤為適用,可有效減少熱降解的風險。真空干燥機適用于對干燥質量要求較高的場合,但設備成本較高,能耗較大。在使用真空干燥機時,要確保真空系統的密封性良好,定期檢查真空泵的性能,保證真空度穩定;合理設置真空度和干燥時間,以達到*佳的干燥效果。
          1. 轉輪除濕干燥機:轉輪除濕干燥機利用吸附劑對水分的吸附作用來干燥空氣,然后用干燥后的空氣對 PLA 材料進行干燥。其工作原理是含有水分的空氣通過轉輪時,水分被轉輪上的吸附劑吸附,從而得到干燥的空氣。這種干燥機干燥效率高,能將空氣露點溫度降低到很低水平,可滿足對 PLA 材料嚴格的干燥要求。轉輪除濕干燥機適用于大規模連續生產,但設備結構復雜,維護成本較高。在運行過程中,要定期對轉輪吸附劑進行再生處理,確保其吸附性能;監測干燥空氣的露點溫度,及時調整設備運行參數。

          (四)干燥效果監測

          1. 含水率檢測:采用專業的含水率檢測儀器,如卡爾費休水分測定儀,定期對干燥后的 PLA 材料進行含水率檢測。將檢測結果與設定的目標含水率進行對比,若含水率高于目標值,需調整干燥工藝參數,如延長干燥時間、提高干燥溫度(在合理范圍內)或檢查干燥設備是否存在故障。通過建立含水率檢測記錄,分析不同批次材料的干燥情況,總結規律,不斷優化干燥工藝。
          1. 材料性能測試:對干燥后的 PLA 材料進行簡單的性能測試,如熔體流動速率測試、拉伸強度測試等。若材料的熔體流動速率正常,拉伸強度等性能指標符合要求,說明干燥效果良好;反之,若熔體流動速率異常,性能指標下降,可能是干燥不充分或過度干燥導致材料降解,需要進一步分析原因并采取相應措施。將性能測試結果與材料的標準性能數據進行對比,確保干燥后的材料滿足加工和使用要求。
          正確存儲和干燥 PLA 生物降解塑料對于保持其性能、確保加工過程順利以及提高制品質量起著決定性作用。通過嚴格控制存儲環境的溫度、濕度、光照等條件,選擇合適的存儲方式,并依據材料特性和加工要求,精準把握干燥溫度、時間,合理選用干燥設備,同時密切監測干燥效果,能夠充分發揮 PLA 材料的優勢,推動其在更多領域的廣泛應用。


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