UV zračenje, oblik elektromagnetskog zračenja s valnim duljinama kraćim od vidljive svjetlosti, može imati značajan utjecaj na različite materijale, uključujući polimere. Kao dobavljač PBAT -a (polibutilen adipat tereftalat) i PLA (polilaktična kiselina), razumijevanje učinaka UV zračenja na ove biorazgradive polimere presudno je i za razvoj proizvoda i za smjer kupaca.
1. Uvod u PBAT i PLA
PBAT i PLA dva su istaknuta biorazgradiva polimera koji su posljednjih godina dobili sve veću pažnju. PBAT je kopoliester poznat po izvrsnoj fleksibilnosti i duktilnosti, dok je PLA termoplastični poliester izvedeni iz obnovljivih resursa poput kukuruznog škroba ili šećerne trske. Zajedno se često koriste u raznim aplikacijama, uključujući pakiranje, poljoprivredu i proizvode za jednokratnu upotrebu. Možete pronaći više informacija oPBAT PLAna našoj web stranici.
2. Mehanizmi razgradnje inducirane UV
2.1. Apsorpcija UV zračenja
I PBAT i PLA mogu apsorbirati UV zračenje u rasponu od 200 - 400 nm. Kad ti polimeri apsorbiraju UV fotone, energija se prenosi u polimerne lance, što dovodi do pobuđenja elektrona. Ovo uzbuđenje može razbiti kemijske veze unutar polimera, pokrećući niz reakcija razgradnje.
2.2. Lanac
Jedan od primarnih učinaka UV zračenja na PBAT i PLA je lanac. Visoko energetski UV fotoni mogu razbiti kovalentne veze u polimernoj okosnici, što rezultira kraćim polimernim lancima. U PBAT -u, ester obveznice u jedinicama adipata i tereftalata osjetljive su na cijepanje izazvane UV -om. Slično tome, u PLA -u se može slomiti ester veza između monomera mliječne kiseline. Ovaj lanac dovodi do smanjenja molekulske mase polimera.
2.3. Oksidacija
UV zračenje također može promicati reakcije oksidacije u PBAT i PLA. Kad su polimeri izloženi UV svjetlu u prisutnosti kisika, stvaraju se slobodni radikali. Ovi slobodni radikali reagiraju s molekulama kisika kako bi tvorili peroksi radikale, koji mogu dodatno reagirati s polimernim lancima. Oksidacija može dovesti do stvaranja karbonilnih skupina, hidroperoksida i drugih oksidativnih proizvoda, mijenjajući kemijsku strukturu i svojstva polimera.
3. Fizički i kemijski učinci UV zračenja na PBAT i PLA
3.1. Promjene u izgledu
Izloženost UV zračenju može uzrokovati značajne promjene u izgledu PBAT i PLA proizvoda. U početku polimeri mogu postati žućkasti ili obojeni. Ova promjena boje nastaje zbog stvaranja kromofora tijekom procesa razgradnje, poput konjugiranih dvostrukih veza i karbonilnih skupina. Kako se vrijeme izlaganja povećava, površina polimera može postati gruba i pukotine se mogu razviti. Ove površinske promjene mogu utjecati na estetsku kvalitetu proizvoda, što ih čini manje privlačnim za potrošačke primjene.
3.2. Smanjenje mehaničkih svojstava
Lanac i oksidacija uzrokovani UV zračenjem dovode do smanjenja mehaničkih svojstava PBAT i PLA. Vlačna čvrstoća, produženje pri prekidu i udarna otpornost polimera značajno se smanjuju s povećanjem izloženosti UV -u. Na primjer, u PBAT -u, smanjenje molekulske mase uslijed pucanja lanca smanjuje zaplet između polimernih lanaca, što rezultira gubitkom snage i fleksibilnosti. Slično tome, u PLA -u, oksidativna razgradnja slabi intermolekularne sile, što dovodi do krhkog i manje duktilnog materijala.
3.3. Promjena toplinskih svojstava
UV zračenje također može utjecati na toplinska svojstva PBAT i PLA. Temperatura topljenja i staklena temperatura polimera mogu se promijeniti kao rezultat razgradnje. Smanjenje molekulske mase može smanjiti točku taljenja, čineći polimere sklonije deformaciji na nižim temperaturama. Uz to, oksidativni proizvodi nastali tijekom izloženosti UV -u mogu djelovati kao plastifikatori ili unakrsni poveznice, što dodatno mijenja toplinsko ponašanje polimera.
4. Čimbenici koji utječu na UV degradaciju PBAT i PLA
4.1. UV intenzitet i vrijeme izlaganja
Intenzitet UV zračenja i trajanje izloženosti dva su kritična čimbenika koji utječu na degradaciju PBAT i PLA. Viši intenzitet UV -a i duža vremena izloženosti dovode do teže degradacije. Na primjer, proizvodi izloženi izravnoj sunčevoj svjetlosti tijekom dužeg razdoblja doživjet će bržu degradaciju u usporedbi s onima pohranjenim u zasjenjenim područjima.
4.2. Okolišni uvjeti
Prisutnost kisika, vlage i temperature također može utjecati na UV razgradnju PBAT i PLA. Kisik je potreban za reakcije oksidacije, tako da je brzina razgradnje veća u dobro prozračenim okruženjima. Visoka vlaga može ubrzati proces razgradnje promičući hidrolizu esterskih veza u polimerima. Temperatura također igra ulogu, jer veće temperature mogu povećati brzinu reakcije reakcija degradacije.
4.3. Polimerni sastav i aditivi
Sastav PBAT i PLA, kao i prisutnost aditiva, može utjecati na njihovu UV stabilnost. Na primjer, omjer adipata i terektalatnih jedinica u PBAT -u može utjecati na njegovu osjetljivost na degradaciju UV -a. Uz to, dodavanje UV stabilizatora, antioksidansa i pigmenata može poboljšati UV otpornost polimera. Neki UV stabilizatori mogu apsorbirati UV zračenje i rasipati energiju kao toplinu, sprečavajući je da uzrokuje oštećenje polimernih lanaca.
5. strategije ublažavanja
5.1. Upotreba UV stabilizatora
Kao dobavljač PBAT i PLA preporučujemo uporabu UV stabilizatora za poboljšanje UV otpornosti polimera. Na raspolaganju su različite vrste UV stabilizatora, poput UV apsorbera i ometanih stabilizatora aminske svjetlosti (HALS). UV apsorberi mogu apsorbirati UV zračenje i pretvoriti ga u toplinu, dok HAL -ovi mogu činiti slobodne radikale i spriječiti reakcije oksidacije.
5.2. Premaz i laminacija
Druga strategija je nanošenje premaza ili laminata na PBAT i PLA proizvode. Ovi premazi mogu djelovati kao fizička barijera, sprečavajući UV zračenje da dosegne površinu polimera. Na primjer, tanki sloj polimera otpornog na UV ili metalnog oksida može pružiti učinkovitu zaštitu.
5.3. Dizajn proizvoda i pohranjivanje proizvoda
Pravilan dizajn i skladištenje proizvoda također mogu pomoći u smanjenju utjecaja UV zračenja. Dizajn proizvoda s nižim omjerom površine - do - volumen može umanjiti područje izloženosti. Uz to, pohranjivanje proizvoda u zaštićenim UV -om, poput neprozirnih kontejnera ili u zatvorenom skladištu, može proširiti svoj radni vijek.
6. Implikacije na različite primjene
6.1. Pakiranje
U industriji pakiranja PBAT i PLA koriste se za razne aplikacije, uključujući pakiranje hrane i ambalažu potrošačkih proizvoda. UV degradacija ovih polimera može utjecati na integritet pakiranja, što dovodi do gubitka kvalitete proizvoda. Na primjer, u ambalaži hrane, razgradnja polimera može rezultirati oslobađanjem štetnih tvari ili ulaska kisika i vlage, smanjujući polica - život hrane.
6.2. Poljoprivreda
PBAT i PLA također se koriste u poljoprivrednim aplikacijama, poput filmova o mulchu. UV zračenje može uzrokovati degradaciju ovih filmova, smanjujući njihovu učinkovitost u kontroli korova i zadržavanju vlage tla. Preuranjena degradacija filmova mulča može dovesti do povećanih troškova rada i materijala za poljoprivrednike.
6.3. Proizvodi za jednokratnu upotrebu
Za proizvode za jednokratnu upotrebu, kao što su pribor za jelo i čaše, estetska i mehanička svojstva pogođena UV zračenjem mogu utjecati na iskustvo potrošača. Potrošači imaju manje obojene i krhke proizvode.
7. Zaključak i poziv na akciju
Zaključno, UV zračenje može imati značajne učinke na PBAT i PLA, uključujući promjene u izgledu, smanjenje mehaničkih svojstava i promjenu toplinskih svojstava. Kao PBAT i PLA dobavljač, posvećeni smo pružanju proizvoda i rješenja visoke kvalitete za rješavanje ovih izazova. Nudimo nizBiorazgradivi materijaliPLA PBS mješavines poboljšanim UV otporom.
Ako ste zainteresirani da saznate više o našim PBAT i PLA proizvodima ili imate posebne zahtjeve za vaše aplikacije, potičemo vas da nas kontaktirate radi nabave i daljnjih rasprava. Naš tim stručnjaka spreman je pomoći u pronalaženju najboljih rješenja za vaše potrebe.
Reference
- ASTM D1435 - 99 (2013) Standardna praksa za vanjsko vrijeme plastike.
- Wypych, G. Priručnik za razgradnju plastičnih materijala. William Andrew, 2019.
- LUNT, J. "Velika - Proizvodnja, svojstva i komercijalne primjene polimera polilaktične kiseline." Degradacija polimera i stabilnost, vol. 59, ne. 1 - 3, 1998, str. 145 - 152.