Comprender las propiedades estructurales del procesamiento de PLA
El PLA es el principal polímero 100 % de base biológica y totalmente compostable del mundo. Pero tiene baja tenacidad y una baja temperatura de deflexión del calor. Se ablanda y colapsa estructuralmente a aproximadamente 140 grados Fahrenheit, lo que lo hace inutilizable en muchas aplicaciones de envasado de alimentos calientes y recipientes desechables. Esta investigación podría ser una tecnología disruptiva porque los prototipos de vasos de PLA son fuertes y transparentes, pero duros y no pueden contener agua hirviendo.
El profesor Shiqing Wang de la UA ha estado trabajando para construir una base de conocimientos para comprender las relaciones procesamiento-estructura-propiedad de varios plásticos y aplicar los últimos conocimientos para abordar la fragilidad del PLA.
La ciencia detrás de los resistentes vasos de PLA
Para explicar la ciencia detrás de cómo un prototipo de taza de PLA gana ductilidad y logra resistencia al calor, Wang utiliza la analogía de la pasta cocida. Si el PLA fundido se magnifica un millón de veces, cada molécula en forma de cadena parecerá una cadena de espaguetis de unos pocos metros de largo. Es importante que los termoplásticos, incluido el PLA, sean resistentes, es decir, que el proceso de cristalización no pueda eliminar ni romper las “hebras de espagueti” de los enredos.
Esta estructura entretejida, llamada “red de cadenas”, permite a cualquiera retirar casi todos los espaguetis del tazón con un par de palillos, y esta red de cadenas, cuando se hace correctamente, garantiza que los vasos de bebidas de PLA sean mecánicamente fuertes y no cristalicen. Sin embargo, estos vasos comerciales pueden colapsar cuando se les vierte agua hirviendo”. Los vasos hechos de PLA normalmente cristalino pueden contener agua hirviendo, pero son muy quebradizos y opacos”. Sr. Wang
investigó el origen de la ductilidad de los polímeros semicristalinos, lo que llevó al descubrimiento de una forma de confinar cristales a la nanoescala preservando al mismo tiempo la red de PLA, formando una copa transparente, dura y resistente al calor. Estas tazas transparentes pueden contener té y café calientes y pueden reemplazar la mayoría de los vasos de plástico para bebidas del mercado.
"El impacto de nuestro nuevo entendimiento estimulará en última instancia un crecimiento exponencial en el mercado de PLA", dijo Wang.
