PLA(聚乳酸)材料在電子菸上應用

2020-12-04 潤盛電子商務

今年8月份,電子菸品牌小葉 soyee 創新性地推出了一款PLA濾嘴電子菸,旨在防止電子菸漏油、冷凝液吸進嘴裡。

從外形來看,這款PLA濾嘴電子菸跟加熱不燃燒菸具很相似,它的PLA濾嘴跟加熱不燃燒的煙彈又比較相似,但不同之處在於它就僅僅是一個濾嘴,並沒有新型菸草成分。

所以這個PLA材料是什麼?怎麼生產出來的?它又有什麼特性?下面一起來看看。

一、PLA材料簡介

PLA是聚乳酸的英文簡稱,英文全稱是Polylactic Acid 或 Polylactide,是 α-羥基丙酸縮合的產物,屬於熱塑性脂肪族聚酯的一種。

PLA的出現,最早是1932年由杜邦(Dupont)的科學家Wallace Carothers在真空中將乳酸進行直接縮合所得,由於產生的聚合物分子量低,同時生產成本過高,當時未能實現商業化生產。

直到1987年食品公司Cargill開始投資研發新的聚乳酸製造過程,Cargill 於2001年與陶氏(Dow)合資進行商業化生產名為:Nature-Works的聚乳酸商品,PLA才正式大量進入我們生活中的方方面面。

二、PLA材料合成工藝

PLA是高分子材料的一種,因此它的製備就是從小分子單體聚合成高分子聚合物的過程。

1.PLA的單體原料製備

PLA的單體原料是乳酸,它一般是將玉米等殼類作物碾碎後,從中提取澱粉,然後將澱粉製成未精化的葡萄糖。接著通過類似生產啤酒或酒精的方式來發酵葡萄糖,最終經過提純工藝得到乳酸單體。

2.PLA的聚合方法

PLA的合成主要有兩種方法,分別是乳酸直接縮聚法和丙交酯開環聚合法(又叫二步法)。其中二步法最為常用,其過程是首先將乳酸進行減壓蒸餾製得丙交酯(LA),再以丙交酯為單體,在引發劑、高溫、高真空度的條件下反應數小時製得PLA。

三、PLA材料性能及加工工藝

PLA是淺黃色透明固體,熱穩定性好,加工溫度170~230℃,有好的抗溶劑型,可用多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸,注射吹塑。

四、PLA材料在電子菸上應用分析

1、因其良好吸油性,傳統香菸、加熱不燃燒均有應用

通過以上內容,我們對PLA材料已經有了一個基本的認識。事實上,加熱不燃燒煙彈、傳統香菸的濾嘴都有應用到PLA材料。

在加熱不燃燒煙彈中基本都會有PLA材料通過褶皺成型而製成的降溫段。有拆解類文章顯示,IQOS煙彈結構就包含有PLA煙油過濾片,如下圖,從左到右的結構分別是過濾棉、PLA煙油過濾片、空心過濾、菸絲。

除此之外,在傳統香菸濾嘴的材料選用上,乙酸纖維素絲束是應用最廣泛的材料,但它的降解速度較慢,因此近幾年有人將PLA絲束用在香菸濾嘴上面,它在降解性、疏水性、抑菌性、降溫、成本方面都有一定優勢。值得注意的是,PLA材料對精油類的物質具有極高的阻礙性,也就是有很好的吸油性。

除了生物降解性、生物相容性,良好的吸油性想必也是soyee小葉電子菸用PLA濾嘴來防漏油、冷凝液的原因之一。

2、不是PLA材料都能很好吸油

不過並不是用了PLA材料就能吸油,它首先得是PLA纖維,可採用溶液紡絲、熔體紡絲(主要方法)和靜電紡絲等加工方法生產,同時它的吸油性能與PLA纖維形態結構、纖維膜孔隙結構有關。

有研究文獻對比了純PLA、PVA/PLA多孔芯殼結構和PLA中空多孔結構纖維膜的吸油性能。結果顯示,PLA纖維膜有吸油性,PVA/PLA多孔芯殼結構和PLA中空多孔纖維膜吸油性較好,PLA中空多孔纖維膜吸油性能優於PVA/PLA多孔芯殼結構膜。

五、PLA材料其他應用

PLA材料得益於生物降解性、生物相容性、光澤度、透明性、手感、耐熱性等優良特性,它正被廣泛應用於各行各業中,除了電子菸行業,還有3D列印、服裝、包裝、醫療衛生等領域。

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