提要:阿克倫大學(UA)王世清博士團隊在可降解生物塑料聚乳酸(PLA)材料改性取得最新重大進展,該專利技術可能促進PLA市場應用的大爆發!
王世清博士(中)和高分子科學博士生特拉維斯·史密斯(左)高分子科學博士生MasoudRazavi(右)展示了王世清和他在《高分子》雜誌上發表的最新論文,該論文表明聚乳酸(PLA)可以具有優異的機械和熱學特性,因此有望取代傳統的石油基聚合物如聚對苯二甲酸乙二酯。
在UA大學高分子科學與高分子工程學院的王世清博士的實驗室裡,研究小組正在集中精力研究如何將脆性聚合物轉變成堅韌而有彈性的材料。該團隊最近生產了一個原型聚乳酸(PLA)杯子,它透明、超級堅韌,在裝滿沸水時不會收縮。

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國內廠商聚乳酸材料改性測試
塑料已經成為我們日常生活的重要組成部分,但是大多數不能回收利用,因此會堆積在垃圾填埋場中,一些有前途的可生物降解/可降解替代品,例如PLA,通常不足以替代傳統的基於化石燃料的聚合物,例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET),因為這些可持續材料易碎。
國內廠商聚乳酸改性熱飲杯透明度測試
PLA是世界上最重要的100%生物基且完全可堆肥的聚合物。但是它具有較低的韌性和較低的熱變形溫度。它會在140華氏度左右變軟並在結構上崩潰,使其無法在許多熱食品包裝應用和一次性容器中使用。
王世清博士在阿克倫大學任教20年,一直在努力建立一個知識庫,以了解各種塑料的加工、結構、性能關係,並運用最新的知識來應對PLA的脆性
道達爾聚乳酸材料耐熱測試
為了解釋他的原型PLA杯如何獲得延展性並實現耐熱性的科學依據,王世清博士使用了煮熟的義大利麵的類比。如果將熔融的PLA放大一百萬倍,則每個鏈狀分子將看起來像一串義大利麵條,長度為幾米。對於熱塑性塑料(包括PLA)而言,堅韌不拔是很重要的一點,即結晶過程不能消除或破壞「義大利麵條股」的纏結。
王世清博士稱這種交織的結構為「鏈網」,通過這種結構,任何人都可以用一雙筷子將幾乎所有的義大利麵條從碗中取出來。飲料杯的機械強度很高,不會結晶。但是,這種商用杯在倒入沸水時會倒塌。用正常結晶的PLA製造的杯子可以盛沸水,但非常脆且不透明。
通過研究半結晶聚合物的延展性起源,王世清博士的研究小組發現了一種方法,可以將PLA晶體限制在納米級,同時保留網絡,從而形成透明,堅韌且耐熱的杯子。這種透明杯子可以盛裝熱茶和咖啡,並且可以代替市場上大多數塑料飲料杯。
王世清博士說:「我們新發現的影響最終將刺激PLA市場成倍增長。」阿克倫大學的技術轉讓辦公室已申請了有關如何改性PLA材料的美國專利。
RamaniNarayan博士是密西根州立大學化學工程與材料科學系的傑出教授,也是生物塑料領域的著名思想領袖。他說,王世清博士的研究有可能在PLA市場上取得突破。