Comprendre les propriétés structurelles du traitement du PLA
Le PLA est le premier polymère 100 % biosourcé et entièrement compostable au monde. 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 d'aliments chauds et dans des contenants jetables. Cette recherche pourrait constituer une rupture technologique car les prototypes de gobelets en PLA sont solides et transparents, mais durs et ne peuvent pas contenir l’eau bouillante.
Le professeur Shiqing Wang de l'UA a travaillé à la constitution d'une base de connaissances permettant de comprendre les relations traitement-structure-propriétés de divers plastiques et d'appliquer les dernières connaissances pour gérer la fragilité du PLA.
La science derrière les gobelets en PLA résistants
Pour expliquer la science qui explique comment un prototype de gobelet en PLA gagne en ductilité et résiste à la chaleur, Wang utilise l'analogie avec les 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 peut pas éliminer ou briser 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 réalisé correctement, garantit que les gobelets en PLA sont mécaniquement solides et sans cristallisation. Cependant, ces gobelets commerciaux peuvent s’effondrer lorsqu’on y verse de l’eau bouillante. 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 à terme une croissance exponentielle du marché du PLA", a déclaré Wang.
