ผลกระทบของรังสี UV ต่อ PBAT และ PLA คืออะไร?

รังสี UV รูปแบบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่มองเห็นได้อาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อวัสดุต่าง ๆ รวมถึงโพลีเมอร์ ในฐานะซัพพลายเออร์ของ PBAT (polybutylene adipate terephthalate) และ PLA (กรด polylactic) การทำความเข้าใจถึงผลกระทบของรังสี UV ที่มีต่อโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์และแนวทางของลูกค้า

1. บทนำสู่ PBAT และ PLA

PBAT และ PLA เป็นพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสองตัวที่ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา PBAT เป็นโคพอลิสเตอร์ที่รู้จักกันดีในเรื่องความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ยอดเยี่ยมในขณะที่ PLA เป็นโพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติกที่ได้มาจากทรัพยากรทดแทนเช่นแป้งข้าวโพดหรืออ้อย พวกเขามักจะใช้ในการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงบรรจุภัณฑ์การเกษตรและผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วทิ้ง คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับPbat Plaบนเว็บไซต์ของเรา

2. กลไกของ UV - การย่อยสลายที่เกิดขึ้น

2.1. การดูดซึมรังสี UV

ทั้ง PBAT และ PLA สามารถดูดซับรังสี UV ในช่วง 200 - 400 นาโนเมตร เมื่อโพลีเมอร์เหล่านี้ดูดซับโฟตอน UV พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังโซ่พอลิเมอร์ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นของอิเล็กตรอน การกระตุ้นนี้สามารถทำลายพันธะทางเคมีภายในพอลิเมอร์โดยเริ่มต้นปฏิกิริยาการย่อยสลาย

2.2. ลูกโซ่

หนึ่งในผลกระทบหลักของการแผ่รังสี UV ใน PBAT และ PLA คือการกัดเซาะโซ่ โฟตอน UV พลังงานสูงสามารถทำลายพันธะโควาเลนต์ในกระดูกสันหลังโพลิเมอร์ส่งผลให้โซ่พอลิเมอร์สั้นกว่า ใน PBAT พันธบัตรเอสเตอร์ในหน่วย adipate และ terephthalate มีความไวต่อความแตกแยกของรังสี UV ในทำนองเดียวกันใน PLA พันธะเอสเตอร์ระหว่างโมโนเมอร์กรดแลคติคสามารถหักได้ การกัดเซาะโซ่นี้นำไปสู่การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์

2.3. ออกซิเดชัน

รังสี UV ยังสามารถส่งเสริมปฏิกิริยาออกซิเดชันใน PBAT และ PLA เมื่อโพลีเมอร์สัมผัสกับแสง UV ในที่ที่มีออกซิเจนจะสร้างอนุมูลอิสระฟรี อนุมูลอิสระเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนเพื่อสร้างอนุมูลเปอร์ออกซีซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับโซ่พอลิเมอร์ต่อไป การเกิดออกซิเดชันสามารถนำไปสู่การก่อตัวของกลุ่มคาร์บอนิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของโพลีเมอร์

3. ผลกระทบทางกายภาพและทางเคมีของรังสี UV ต่อ PBAT และ PLA

3.1. การเปลี่ยนแปลงรูปลักษณ์

การสัมผัสกับรังสี UV อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในการปรากฏตัวของผลิตภัณฑ์ PBAT และ PLA ในขั้นต้นโพลิเมอร์อาจกลายเป็นสีเหลืองหรือเปลี่ยนสี การเปลี่ยนสีนี้เกิดจากการก่อตัวของ chromophores ในระหว่างกระบวนการย่อยสลายเช่นพันธบัตรคู่และกลุ่มคาร์บอนิล เมื่อเวลาการเปิดรับแสงเพิ่มขึ้นพื้นผิวของโพลีเมอร์อาจหยาบและรอยแตกอาจพัฒนา การเปลี่ยนแปลงพื้นผิวเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพความงามของผลิตภัณฑ์ทำให้พวกเขาน่าดึงดูดน้อยลงสำหรับการใช้งานของผู้บริโภค

3.2. การลดคุณสมบัติเชิงกล

การเกิดโซ่และการเกิดออกซิเดชันที่เกิดจากรังสียูวีนำไปสู่การลดลงของคุณสมบัติเชิงกลของ PBAT และ PLA ความต้านทานแรงดึงการยืดตัวที่แตกหักและความต้านทานต่อแรงกระแทกของโพลีเมอร์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเพิ่มการได้รับรังสี UV ยกตัวอย่างเช่นใน PBAT การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลเนื่องจากการเกิดจากห่วงโซ่ช่วยลดความยุ่งเหยิงระหว่างโซ่พอลิเมอร์ทำให้สูญเสียความแข็งแรงและความยืดหยุ่น ในทำนองเดียวกันใน PLA การย่อยสลายออกซิเดชันทำให้แรงระหว่างโมเลกุลลดลงซึ่งนำไปสู่วัสดุที่เปราะและเหนียวน้อยลง

3.3. การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางความร้อน

รังสี UV ยังสามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติความร้อนของ PBAT และ PLA อุณหภูมิการหลอมละลายและอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้วของโพลีเมอร์อาจเปลี่ยนไปเนื่องจากการย่อยสลาย การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลสามารถลดจุดหลอมละลายทำให้โพลีเมอร์มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิต่ำกว่า นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในระหว่างการสัมผัสกับรังสียูวีสามารถทำหน้าที่เป็นพลาสติกหรือตัวเชื่อมโยงข้ามการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมความร้อนของโพลีเมอร์ต่อไป

4. ปัจจัยที่มีผลต่อการย่อยสลายรังสี UV ของ PBAT และ PLA

4.1. ความเข้มของ UV และเวลาในการสัมผัส

ความเข้มของรังสี UV และระยะเวลาของการสัมผัสเป็นปัจจัยสำคัญสองประการที่มีผลต่อการเสื่อมสภาพของ PBAT และ PLA ความเข้มของรังสียูวีที่สูงขึ้นและเวลาการเปิดรับแสงนานขึ้นนำไปสู่การย่อยสลายที่รุนแรงมากขึ้น ตัวอย่างเช่นผลิตภัณฑ์ที่สัมผัสกับแสงแดดโดยตรงเป็นระยะเวลานานจะได้สัมผัสกับความเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็วมากขึ้นเมื่อเทียบกับที่เก็บไว้ในพื้นที่แรเงา

4.2. สภาพแวดล้อม

การปรากฏตัวของออกซิเจนความชื้นและอุณหภูมิยังสามารถส่งผลกระทบต่อการย่อยสลาย UV ของ PBAT และ PLA ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันดังนั้นอัตราการย่อยสลายจะสูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีการระบายอากาศที่ดี ความชื้นสูงสามารถเร่งกระบวนการย่อยสลายได้โดยการส่งเสริมการไฮโดรไลซิสของพันธะเอสเตอร์ในโพลีเมอร์ อุณหภูมิยังมีบทบาทเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยาการย่อยสลาย

4.3. องค์ประกอบพอลิเมอร์และสารเติมแต่ง

องค์ประกอบของ PBAT และ PLA รวมถึงการปรากฏตัวของสารเติมแต่งสามารถมีอิทธิพลต่อความมั่นคงของรังสี UV ตัวอย่างเช่นอัตราส่วนของ adipate ต่อหน่วย terephthalate ใน PBAT สามารถส่งผลกระทบต่อความไวต่อการย่อยสลาย UV นอกจากนี้การเพิ่มความคงตัวของรังสียูวีสารต้านอนุมูลอิสระและเม็ดสีสามารถปรับปรุงความต้านทานรังสียูวีของโพลีเมอร์ ความคงตัวของรังสียูวีบางตัวสามารถดูดซับรังสี UV และกระจายพลังงานเป็นความร้อนป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่อโซ่พอลิเมอร์

5. กลยุทธ์การบรรเทา

5.1. การใช้ตัวปรับความคงตัวของรังสียูวี

ในฐานะซัพพลายเออร์ PBAT และ PLA เราขอแนะนำให้ใช้ความคงตัวของ UV เพื่อปรับปรุงความต้านทาน UV ของโพลีเมอร์ มีความคงตัวของรังสียูวีประเภทต่าง ๆ เช่นตัวดูดซับรังสี UV และความคงตัวของแสงเอมีนที่ถูกขัดขวาง (HALS) ตัวดูดซับรังสี UV สามารถดูดซับรังสี UV และแปลงเป็นความร้อนในขณะที่ HALS สามารถกำจัดอนุมูลอิสระและป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชัน

5.2. การเคลือบและการเคลือบ

อีกกลยุทธ์หนึ่งคือการใช้สารเคลือบหรือลามิเนตกับผลิตภัณฑ์ PBAT และ PLA การเคลือบเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางกายภาพป้องกันการแผ่รังสีรังสียูวีจากการเข้าถึงพื้นผิวพอลิเมอร์ ตัวอย่างเช่นชั้นบาง ๆ ของโพลิเมอร์ที่ทนต่อรังสียูวีหรือการเคลือบออกไซด์โลหะสามารถให้การป้องกันที่มีประสิทธิภาพ

5.3. การออกแบบและจัดเก็บผลิตภัณฑ์

การออกแบบผลิตภัณฑ์และการจัดเก็บที่เหมาะสมยังสามารถช่วยลดผลกระทบของรังสี UV การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีพื้นผิวด้านล่าง - ต่อ - อัตราส่วนปริมาตรสามารถลดพื้นที่การเปิดรับแสงได้ นอกจากนี้การจัดเก็บผลิตภัณฑ์ในสภาพแวดล้อมที่ได้รับการป้องกัน UV เช่นภาชนะทึบแสงหรือสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บในร่มสามารถยืดอายุการใช้งานได้

6. ความหมายสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

6.1. การบรรจุหีบห่อ

ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ PBAT และ PLA ใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงบรรจุภัณฑ์อาหารและบรรจุภัณฑ์สินค้าอุปโภคบริโภค การย่อยสลายรังสียูวีของโพลีเมอร์เหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่นในบรรจุภัณฑ์อาหารการย่อยสลายของพอลิเมอร์อาจส่งผลให้การปลดปล่อยสารอันตรายหรือการเข้าออกซิเจนและความชื้นลดการลดชีวิตของอาหาร

6.2. เกษตรกรรม

PBAT และ PLA ยังใช้ในการใช้งานทางการเกษตรเช่นฟิล์มคลุมด้วยหญ้า รังสี UV สามารถทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของฟิล์มเหล่านี้ลดประสิทธิภาพในการควบคุมวัชพืชและการกักเก็บความชื้นในดิน การเสื่อมสภาพก่อนวัยอันควรของฟิล์มคลุมด้วยหญ้าอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของค่าแรงและค่าใช้จ่ายวัสดุสำหรับเกษตรกร

6.3. ผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วทิ้ง

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วทิ้งเช่นมีดและถ้วยคุณสมบัติด้านสุนทรียภาพและเครื่องกลที่ได้รับผลกระทบจากรังสี UV สามารถส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ของผู้บริโภค ผลิตภัณฑ์ที่เปลี่ยนสีและเปราะมีโอกาสน้อยที่จะได้รับการยอมรับจากผู้บริโภค

7. บทสรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ

โดยสรุปการแผ่รังสี UV สามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อ PBAT และ PLA รวมถึงการเปลี่ยนแปลงที่ปรากฏการลดคุณสมบัติเชิงกลและการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความร้อน ในฐานะซัพพลายเออร์ PBAT และ PLA เรามุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์และโซลูชั่นที่มีคุณภาพสูงเพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ เราเสนอช่วงของวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและPLA PBS ผสมผสานด้วยความต้านทาน UV ที่เพิ่มขึ้น

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ PBAT และ PLA ของเราหรือมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันของคุณเราขอแนะนำให้คุณติดต่อเราเพื่อรับการจัดซื้อและการอภิปรายเพิ่มเติม ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณในการค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ

การอ้างอิง

• ASTM D1435 - 99 (2013) การฝึกมาตรฐานสำหรับการผุกร่อนกลางแจ้งของพลาสติก
• Wypych, G. คู่มือการย่อยสลายของวัสดุพลาสติก William Andrew, 2019
• Lunt, J. “ การผลิตขนาดใหญ่, คุณสมบัติและการใช้งานเชิงพาณิชย์ของโพลีเมอร์กรดโพลีแลคติค” การย่อยสลายพอลิเมอร์และความเสถียรฉบับ 59 ไม่ 1 - 3, 1998, pp. 145 - 152