Comprendre les propriétés structurelles du traitement PLA
Le PLA est le premier polymère biosourcé 100% au monde et entièrement compostable. Mais il a une faible ténacité et une faible température de déflexion thermique. Il se ramollit et s'effondre structurellement à environ 140 degrés Fahrenheit, ce qui le rend inutilisable dans de nombreuses applications d'emballage alimentaire chaud et contenants jetables. Cette recherche pourrait être une technologie perturbatrice car les prototypes de gobelets en PLA sont solides et transparents, mais durs et ne peuvent pas contenir d'eau bouillante.
Le professeur Shiqing Wang de l'UA s'est efforcé de créer une base de connaissances pour comprendre les relations traitement-structure-propriété de divers plastiques et d'appliquer les dernières connaissances pour faire face à la fragilité du PLA.
La science derrière les tasses en PLA robustes
Pour expliquer la science derrière la façon dont un prototype de gobelet en PLA gagne en ductilité et atteint une résistance à la chaleur, Wang utilise l'analogie des pâtes cuites. Si le PLA fondu est agrandi un million de fois, chaque molécule en forme de chaîne ressemblera à une chaîne de spaghettis de quelques mètres de long. Il est important que les thermoplastiques, y compris le PLA, soient résistants, c'est-à-dire que le processus de cristallisation ne puisse pas enlever ou casser les « brins de spaghetti » des enchevêtrements.
Cette structure entrelacée, appelée "réseau de chaînes", permet à quiconque de retirer presque tous les spaghettis du bol avec une paire de baguettes, et ce réseau de chaînes, lorsqu'il est fait correctement, garantit que les gobelets en PLA sont mécaniquement résistants et sans cristallisation. . Cependant, ces tasses commerciales peuvent s'effondrer lorsque de l'eau bouillante y est versée. Les tasses en PLA normalement cristallin peuvent contenir de l'eau bouillante, mais sont très cassantes et opaques. M. Wang
ont étudié l'origine de la ductilité des polymères semi-cristallins, ce qui a conduit à la découverte d'un moyen de confiner les cristaux à l'échelle nanométrique tout en préservant le réseau PLA, formant une coupelle transparente, résistante et résistante à la chaleur. Ces gobelets transparents peuvent contenir du thé et du café chauds et peuvent remplacer la plupart des gobelets en plastique sur le marché.
"L'impact de notre nouvelle compréhension stimulera finalement la croissance exponentielle du marché PLA", a déclaré Wang.
