UV лъчението, форма на електромагнитно излъчване с дължини на вълните, по -къса от видимата светлина, може да има значително въздействие върху различни материали, включително полимери. Като доставчик на PBAT (полибутилен адипат терефталат) и PLA (полилактична киселина), разбирането на ефектите на UV лъчението върху тези биоразградими полимери е от решаващо значение както за развитието на продукта, така и за ръководството на клиентите.
1. Въведение в PBAT и PLA
PBAT и PLA са две видни биоразградими полимери, които придобиха все по -голямо внимание през последните години. PBAT е съполистер, известен с отличната си гъвкавост и пластичност, докато PLA е термопластичен полиестер, получен от възобновяеми ресурси, като царевично нишесте или захарна тръстика. Заедно те често се използват в различни приложения, включително опаковки, селско стопанство и продукти за еднократна употреба. Можете да намерите повече информация заPBAT PLAНа нашия уебсайт.
2. Механизми на UV - индуцирано разграждане
2.1. Абсорбция на UV лъчение
Както PBAT, така и PLA могат да абсорбират UV лъчение в диапазона от 200 - 400 nm. Когато тези полимери абсорбират UV фотони, енергията се прехвърля в полимерните вериги, което води до възбуждане на електрони. Това възбуждане може да разруши химичните връзки в полимера, инициирайки серия от реакции на разграждане.
2.2. Верижна срязване
Едно от основните ефекти на UV лъчението върху PBAT и PLA е веригата. Високо енергийните UV фотони могат да разбият ковалентните връзки в полимерния гръбнак, което води до по -къси полимерни вериги. В PBAT естерните връзки в адипатните и терефталатните единици са податливи на UV -индуцирано разцепване. По същия начин, при PLA, естерните връзки между мономери на млечна киселина могат да бъдат счупени. Тази верига Scsision води до намаляване на молекулното тегло на полимерите.
2.3. Окисляване
UV лъчението също може да насърчи реакциите на окисляване в PBAT и PLA. Когато полимерите са изложени на UV светлина в присъствието на кислород, се генерират свободни радикали. Тези свободни радикали реагират с кислородни молекули, за да образуват перокси радикали, които могат допълнително да реагират с полимерните вериги. Окисляването може да доведе до образуване на карбонилни групи, хидропероксиди и други оксидативни продукти, променяйки химическата структура и свойствата на полимерите.
3. Физически и химични ефекти на UV лъчението върху PBAT и PLA
3.1. Промени във външния вид
Излагането на UV лъчение може да доведе до значителни промени във външния вид на PBAT и PLA продукти. Първоначално полимерите могат да станат жълтеникави или обезцветени. Това обезцветяване се дължи на образуването на хромофори по време на процеса на разграждане, като конюгирани двойни връзки и карбонилни групи. С увеличаването на времето на експозиция повърхността на полимерите може да стане груба и могат да се развият пукнатини. Тези повърхностни промени могат да повлияят на естетическото качество на продуктите, което ги прави по -малко привлекателни за потребителските приложения.
3.2. Намаляване на механичните свойства
Разрязването на веригата и окисляването, причинени от UV лъчение, водят до намаляване на механичните свойства на PBAT и PLA. Якостта на опън, удължаването при счупване и устойчивостта на удара на полимерите намаляват значително с увеличаване на експозицията на UV. Например, при PBAT намаляването на молекулното тегло поради веригата на срязване намалява заплитането между полимерните вериги, което води до загуба на сила и гъвкавост. По същия начин при PLA окислителното разграждане отслабва междумолекулните сили, което води до чуплив и по -малко пластичен материал.
3.3. Промяна на топлинните свойства
UV лъчението може също да повлияе на топлинните свойства на PBAT и PLA. Точката на топене и температурата на прехода на стъклото на полимерите могат да се променят в резултат на разграждане. Намаляването на молекулното тегло може да намали точката на топене, което прави полимерите по -предразположени към деформация при по -ниски температури. Освен това, окислителните продукти, образувани по време на експозиция на UV, могат да действат като пластификатори или кръстосани линкери, като допълнително променят топлинното поведение на полимерите.
4. Фактори, влияещи върху UV разграждането на PBAT и PLA
4.1. UV интензивност и време на експозиция
Интензивността на UV лъчението и продължителността на експозицията са два критични фактора, влияещи върху разграждането на PBAT и PLA. По -високите интензивности на UV и по -дългите времена на експозиция водят до по -тежко разграждане. Например, продуктите, изложени на пряка слънчева светлина за продължителни периоди, ще изпитат по -бързо разграждане в сравнение с тези, съхранявани в засенчени райони.
4.2. Условия на околната среда
Наличието на кислород, влажност и температура също може да повлияе на UV разграждането на PBAT и PLA. Кислородът е необходим за реакциите на окисляване, така че скоростта на разграждане е по -висока в добре вентилирани среди. Високата влажност може да ускори процеса на разграждане чрез насърчаване на хидролизата на естерните връзки в полимерите. Температурата също играе роля, тъй като по -високите температури могат да увеличат скоростта на реакцията на реакциите на разграждане.
4.3. Състав и добавки на полимер
Съставът на PBAT и PLA, както и наличието на добавки, може да повлияе на тяхната UV стабилност. Например, съотношението на адипат към терефталатни единици в PBAT може да повлияе на неговата чувствителност към разграждане на UV. Освен това, добавянето на UV стабилизатори, антиоксиданти и пигменти може да подобри UV резистентността на полимерите. Някои UV стабилизатори могат да абсорбират UV лъчение и да разсеят енергията като топлина, като не позволяват да причини увреждане на полимерните вериги.
5. Стратегии за смекчаване
5.1. Използване на UV стабилизатори
Като доставчик на PBAT и PLA препоръчваме използването на UV стабилизатори за подобряване на UV устойчивостта на полимерите. Налични са различни видове UV стабилизатори, като UV абсорбатори и затруднени стабилизатори на аминова светлина (HALS). UV абсорбаторите могат да абсорбират UV лъчение и да го преобразуват в топлина, докато HALS могат да почистват свободните радикали и да предотвратят реакциите на окисляване.
5.2. Покритие и ламиниране
Друга стратегия е да се прилагат покрития или ламинати върху продуктите PBAT и PLA. Тези покрития могат да действат като физическа бариера, предотвратявайки достигането на UV -радиацията на полимерната повърхност. Например, тънък слой от UV -устойчив полимер или покритие от метален оксид може да осигури ефективна защита.
5.3. Дизайн и съхранение на продукта
Правилният дизайн и съхранение на продукта също може да помогне за намаляване на въздействието на UV радиацията. Проектирането на продукти с по -ниска съотношение на обема - към - може да сведе до минимум областта на експозицията. Освен това, съхраняването на продукти в UV - защитени среди, като непрозрачни контейнери или съоръжения за съхранение на закрито, може да удължи живота си на обслужване.
6. Последици за различни приложения
6.1. Опаковане
В индустрията за опаковане PBAT и PLA се използват за различни приложения, включително опаковане на храни и опаковане на потребителски продукти. Разграждането на UV на тези полимери може да повлияе на целостта на опаковката, което води до загуба на качеството на продукта. Например, в опаковката на храните, разграждането на полимера може да доведе до освобождаване на вредни вещества или навлизане на кислород и влага, намалявайки рафта - живота на храната.
6.2. Земеделие
PBAT и PLA се използват и в селскостопански приложения, като Mulch Films. UV лъчението може да причини деградацията на тези филми, намалявайки тяхната ефективност при контрола на плевелите и задържането на влагата в почвата. Преждевременното деградация на филмите за мулчиране може да доведе до увеличени трудови и материални разходи за земеделските производители.
6.3. Продукти за еднократна употреба
За продукти за еднократна употреба, като прибори за хранене и чаши, естетическите и механичните свойства, засегнати от UV лъчението, могат да повлияят на потребителското изживяване. Обезцветените и чупливи продукти са по -малко вероятно да бъдат приети от потребителите.
7. Заключение и призив за действие
В заключение, UV лъчението може да има значително влияние върху PBAT и PLA, включително промени във външния вид, намаляване на механичните свойства и промяна на топлинните свойства. Като доставчик на PBAT и PLA, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти и решения за справяне с тези предизвикателства. Ние предлагаме гама отБиоразградим материалиPLA PBS смесис подобрена UV устойчивост.
Ако се интересувате да научите повече за нашите PBAT и PLA продукти или имате специфични изисквания за вашите приложения, ние ви насърчаваме да се свържете с нас за поръчки и по -нататъшни дискусии. Екипът ни от експерти е готов да ви помогне да намерите най -добрите решения за вашите нужди.
ЛИТЕРАТУРА
- ASTM D1435 - 99 (2013) Стандартна практика за изветряне на пластмаса на открито.
- Wypych, G. Наръчник за деградация на пластмасови материали. Уилям Андрю, 2019.
- Lunt, J. „Големи - мащабни производство, свойства и търговски приложения на полимери на полилактична киселина.“ Полимерно разграждане и стабилност, кн. 59, бр. 1 - 3, 1998, с. 145 - 152.