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科学家开发出耐高温坚韧透明的PLA杯

发布时间:2020-12-08 17:09:13 人气: 来源:阿克伦大学

阿克伦大学的一个团队专注于研究,展示了将脆性聚合物转变为韧性和柔性材料的有效策略。该小组最近生产了一个原型的聚乳酸杯(PLA),该杯子透明,超级坚韧并且在装满沸水时不会收缩。
 
了解PLA的处理结构属性
 
PLA是全球首屈一指的100%生物基完全可堆肥聚合物。但是它具有较低的韧性和热变形温度。它会在140华氏度左右变软并在结构上崩溃,使其无法在许多热食品包装应用和一次性容器中使用。这项研究可能是具有破坏性的技术,因为原型PLA杯坚固,透明,但坚硬,不能盛沸水。
 
UA教授王世清教授一直在努力建立一个知识库,以了解各种塑料的加工-结构-性能关系,并运用最新的知识来应对PLA的脆性。
 
强硬的PLA杯背后的科学
聚乳酸杯(PLA)原型,透明,超韧且在装满沸水时不会收缩
 
为了解释原型PLA杯如何获得延展性并达到耐热性的科学依据,王教授使用了煮熟的意大利面的类比。如果将熔融的PLA放大一百万倍,则每个链状分子将看起来像一串意大利面条,长度为几米。对于热塑性塑料(包括PLA)而言,坚韧不拔是很重要的一点,即结晶过程不能消除或破坏“意大利面条股”的缠结。
 
这种交织的结构称为“链状网络”,通过这种结构,任何人都可以用一双筷子从碗中取出几乎所有的意大利面条,这种链状网络在正确操作后可以确保PLA饮料杯机械强度很高,不会结晶。但是,这种商用杯在倒入沸水时会倒塌。“用正常结晶的PLA制成的杯子可以容纳沸水,但非常脆且不透明。”王教授解释道。
 
通过研究半结晶聚合物的延展性起源,Wang的研究小组发现了一种方法,可以将PLA中的晶体限制在纳米级,同时保留网络,从而形成透明,坚韧且耐热的杯子。 这种透明杯子可以盛装热茶和咖啡,并且可以代替市场上大多数塑料饮料杯。
 
王教授说:“我们的新理解所产生的影响最终将刺激PLA市场成倍增长”。
 
有关如何改性PLA材料的美国专利已通过UA技术转让办公室提交。
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