Comprensione delle proprietà strutturali della lavorazione del PLA

Il PLA è il primo polimero 100% a base biologica e completamente compostabile al mondo. Ma ha una bassa tenacità e una bassa temperatura di deflessione del calore. Si ammorbidisce e collassa strutturalmente a circa 140 gradi Fahrenheit, rendendolo inutilizzabile in molte applicazioni di confezionamento di alimenti caldi e contenitori usa e getta. Questa ricerca potrebbe essere una tecnologia dirompente perché i prototipi di bicchieri in PLA sono resistenti e trasparenti, ma duri e non possono trattenere l'acqua bollente.

Il professor Shiqing Wang dell'UA ha lavorato per costruire una base di conoscenze per comprendere le relazioni di lavorazione-struttura-proprietà di varie materie plastiche e per applicare le ultime conoscenze per affrontare la fragilità del PLA.

La scienza dietro le robuste tazze in PLA

Per spiegare la scienza alla base di come un prototipo di tazza in PLA acquisisce duttilità e raggiunge la resistenza al calore, Wang usa l'analogia della pasta cotta. Se il PLA fuso viene ingrandito un milione di volte, ogni molecola simile a una catena sembrerà una stringa di spaghetti lunga pochi metri. È importante che i materiali termoplastici, incluso il PLA, siano tenaci, ovvero che il processo di cristallizzazione non sia in grado di rimuovere o spezzare gli "spaghetti" dei grovigli.

Questa struttura intrecciata, chiamata "rete a catena", consente a chiunque di rimuovere quasi tutti gli spaghetti dalla ciotola con un paio di bacchette e questa rete a catena, se eseguita correttamente, assicura che le tazze per bevande in PLA siano meccanicamente resistenti e prive di cristallizzazione . Tuttavia, tali tazze commerciali possono collassare quando vi si versa dell'acqua bollente”. Le tazze realizzate in PLA normalmente cristallino possono contenere acqua bollente, ma sono molto fragili e opache. Signor.Wang

ha studiato l'origine della duttilità dei polimeri semicristallini, che ha portato alla scoperta di un modo per confinare i cristalli alla nanoscala preservando la rete PLA, formando una coppa trasparente, dura e resistente al calore. Queste tazze trasparenti possono contenere tè e caffè caldi e possono sostituire la maggior parte delle tazze per bevande in plastica sul mercato.

"L'impatto della nostra nuova comprensione alla fine stimolerà la crescita esponenziale nel mercato del PLA", ha affermato Wang.