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PLA生物降解塑料的存储和干燥

日期:2025-06-06 12:02
浏览次数:11
摘要:PLA生物降解塑料的存储和干燥,PLA干燥,PLA降解塑料

PLA生物降解塑料的存储和干燥,PLA干燥,PLA降解塑料


PLA 生物降解塑料的存储与干燥全解析

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PLA,即聚乳酸,作为一种源自玉米淀粉、木薯等可再生植物资源的生物基热塑性高分子材料,以其出色的环保特性 —— 可在自然环境中快速降解,以及良好的加工性能,在包装、医疗、3D 打印等众多领域得到广泛应用。然而,PLA 材料对存储条件颇为敏感,若存储与干燥方式不当,其性能会大打折扣,进而影响*终产品的质量与应用效果。

一、PLA 生物降解塑料的存储要点

(一)温度控制

PLA 对温度变化较为敏感。高温环境下,比如超过 60℃,PLA 分子链的活动能力增强,分子间作用力减弱,致使材料软化甚至变形,严重损害其结构完整性。而在低温环境中,尤其是低于 0℃时,材料内部的分子链段运动受限,分子链变得僵硬,使得 PLA 变脆,在受到外力作用时极易发生破裂。理想的存储温度区间为 20 - 25℃(68 - 77°F),在此温度范围内,PLA 材料的分子链段既能保持一定的活动能力,维持材料的柔韧性,又不会因温度过高而出现软化变形问题,从而确保材料性能的稳定。例如,在普通室内环境中,如果能将温度控制在这个区间,就为 PLA 的存储提供了适宜的温度条件。

(二)湿度管理

PLA 具有较强的吸湿性,这是因为其分子结构中含有亲水性的酯基。当周围环境湿度较高时,水分分子容易被 PLA 分子吸引并进入其内部结构。过多水分的存在会引发一系列**影响。在加工过程中,水分会导致 PLA 在熔融状态下发生水解反应,使分子链断裂,分子量降低。这不仅会减小材料的熔体流动性,导致加工成型困难,还会降低制品的结晶速率,进而使制品的机械性能如强度、韧性等大幅下降。为避免这些问题,存储环境的相对湿度应维持在 50% 以下。可通过使用除湿机,持续降低环境中的水汽含量,或者在存储区域放置如硅胶干燥剂等吸湿材料,吸附多余水分,创造一个干燥的存储环境。

(三)光照防护

PLA 对紫外线较为敏感。长时间暴露在阳光直射或其他强紫外线光源下,紫外线的高能量光子能够破坏 PLA 分子链中的化学键,引发光降解反应。随着光降解的持续进行,PLA 材料的化学结构逐渐被破坏,其物理性能如强度、韧性等显著降低,颜色也可能发生变化,影响产品外观与使用性能。因此,存储 PLA 材料时,要将其放置在避免阳光直射的地方,可选用不透明或具有遮光性能的存储容器,如深色的塑料箱、纸箱等,或者将其存放在光线较暗的仓库角落,防止紫外线对材料造成损害。

(四)防尘与防污染

灰尘颗粒和其他污染物一旦附着在 PLA 材料表面,在后续加工过程中,可能会进入材料内部,成为应力集中点,影响材料的均匀性和机械性能。在 3D 打印过程中,灰尘等杂质可能导致喷头堵塞,使打印过程中断,影响打印质量。所以,要将 PLA 材料存放在清洁、无尘的环境中。可采用密封的存储容器,减少灰尘进入的机会;定期对存储区域进行清洁打扫,降低环境中的灰尘含量。

(五)存储方式

  1. 密封存储:将 PLA 材料放入密封性能良好的塑料袋、塑料桶或专门的密封存储盒中,尽可能排出内部空气后密封。这样能有效隔绝外界的湿气、灰尘和污染物,保持材料的清洁与干燥。在使用密封袋时,要确保袋子无破损,密封拉链完好无损;对于塑料桶和存储盒,要检查盖子的密封垫圈是否紧密贴合,保证密封效果。
  1. 真空存储:对于长期不使用或对存储条件要求极高的 PLA 材料,可采用真空存储方式。通过真空泵将存储容器内的空气抽出,形成低氧甚至无氧环境,不仅能防止材料氧化,还能进一步降低湿气对材料的影响。真空存储能显著延长 PLA 材料的保质期,保持其性能稳定。但需注意,真空存储设备的密封性要好,定期检查设备的真空度,确保存储环境始终处于真空状态。
  1. 分类存储:根据 PLA 材料的不同类型、规格和用途进行分类存储。不同型号的 PLA 材料,其性能和加工要求可能存在差异,分类存储便于在使用时快速准确地找到所需材料,避免混淆,提高工作效率。同时,对不同批次的材料进行标记和分类,有助于跟踪材料的使用情况和保质期,优先使用接近保质期的材料,防止材料过期浪费。

二、PLA 生物降解塑料的干燥方法

(一)干燥的必要性

由于 PLA 的吸湿性,在加工前进行充分干燥至关重要。哪怕只有少量水分存在,在高温熔融加工过程中,水分也会引发 PLA 的水解反应。这不仅会降低材料的分子量,导致熔体流动性变差,使加工成型变得困难,还会影响制品的*终性能,如降低制品的强度、韧性和透明度等。因此,在对 PLA 进行注塑、挤出、吹塑等加工操作之前,必须确保其含水率降低到一定程度,以保证加工过程的顺利进行和制品质量。

(二)干燥温度与时间

  1. 结晶型 PLA:结晶型 PLA 的干燥温度通常设定在 65 - 90℃。在此温度范围内,既能使水分分子从材料内部逸出,又不会因温度过高导致材料软化变形。干燥时间一般为 2 - 6 小时,但实际干燥时间需根据材料的初始含水率、颗粒大小以及干燥设备的性能进行调整。若材料初始含水率较高,或者颗粒较大,水分扩散到材料表面所需时间较长,就需要适当延长干燥时间;反之,若初始含水率较低,颗粒较小,干燥时间可相应缩短。
  1. 无定形 PLA:无定形 PLA 的干燥温度相对较低,为 43 - 55℃。这是因为无定形 PLA 在温度稍高时容易变得黏软,影响干燥效果和材料性能。其干燥时间与结晶型 PLA 类似,但同样需依据实际情况灵活调整。在确定干燥温度和时间时,可通过实验测试不同条件下 PLA 材料的含水率和性能变化,建立干燥工艺参数与材料性能之间的关系,为实际生产提供准确参考。

(三)干燥设备

  1. 热风循环干燥机:热风循环干燥机通过风机将加热后的空气送入干燥室,热空气在干燥室内循环流动,与 PLA 材料充分接触,带走材料表面和内部的水分。这种干燥机结构简单,操作方便,成本相对较低,适用于中小规模的生产。但需注意控制热风的温度和风速,避免温度过高或风速过快对材料造成**影响。可在干燥室内设置多个温度监测点,实时监测温度分布情况,确保温度均匀性;通过调节风机转速,控制热风风速。
  1. 真空干燥机:真空干燥机是在真空环境下对 PLA 材料进行干燥。真空状态能降低水分的沸点,使水分更容易从材料中挥发出来,从而实现低温快速干燥。这对于对温度敏感的 PLA 材料尤为适用,可有效减少热降解的风险。真空干燥机适用于对干燥质量要求较高的场合,但设备成本较高,能耗较大。在使用真空干燥机时,要确保真空系统的密封性良好,定期检查真空泵的性能,保证真空度稳定;合理设置真空度和干燥时间,以达到*佳的干燥效果。
  1. 转轮除湿干燥机:转轮除湿干燥机利用吸附剂对水分的吸附作用来干燥空气,然后用干燥后的空气对 PLA 材料进行干燥。其工作原理是含有水分的空气通过转轮时,水分被转轮上的吸附剂吸附,从而得到干燥的空气。这种干燥机干燥效率高,能将空气露点温度降低到很低水平,可满足对 PLA 材料严格的干燥要求。转轮除湿干燥机适用于大规模连续生产,但设备结构复杂,维护成本较高。在运行过程中,要定期对转轮吸附剂进行再生处理,确保其吸附性能;监测干燥空气的露点温度,及时调整设备运行参数。

(四)干燥效果监测

  1. 含水率检测:采用专业的含水率检测仪器,如卡尔费休水分测定仪,定期对干燥后的 PLA 材料进行含水率检测。将检测结果与设定的目标含水率进行对比,若含水率高于目标值,需调整干燥工艺参数,如延长干燥时间、提高干燥温度(在合理范围内)或检查干燥设备是否存在故障。通过建立含水率检测记录,分析不同批次材料的干燥情况,总结规律,不断优化干燥工艺。
  1. 材料性能测试:对干燥后的 PLA 材料进行简单的性能测试,如熔体流动速率测试、拉伸强度测试等。若材料的熔体流动速率正常,拉伸强度等性能指标符合要求,说明干燥效果良好;反之,若熔体流动速率异常,性能指标下降,可能是干燥不充分或过度干燥导致材料降解,需要进一步分析原因并采取相应措施。将性能测试结果与材料的标准性能数据进行对比,确保干燥后的材料满足加工和使用要求。
正确存储和干燥 PLA 生物降解塑料对于保持其性能、确保加工过程顺利以及提高制品质量起着决定性作用。通过严格控制存储环境的温度、湿度、光照等条件,选择合适的存储方式,并依据材料特性和加工要求,精准把握干燥温度、时间,合理选用干燥设备,同时密切监测干燥效果,能够充分发挥 PLA 材料的优势,推动其在更多领域的广泛应用。


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