Nhựa PLA là gì?
Nhựa PLA là tên viết tắt của “Polylactic Acid”. Đây là một loại nhựa nhiệt dẻo phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tái tạo. Thành phần của nhựa này gồm nhiều phụ gia như bột ngô, mía, củ sắn hoặc thậm chí tinh bột khoai tây. Nhựa in PLA là một trong những nhựa in 3D FDM phổ biến trên thị trường. Loại nhựa này có giá thành khá thấp, dễ in và có nhiều màu sắc rực rỡ.
PLA có nhiều ưu điểm vượt trội hơn các sản phẩm nhựa hóa dầu trên mạng khác như ABS(Acrylonitrin butadien styren) hay PVA (Polyvinyl Alcohol). Với khả năng tự phân hủy trong môi trường. PLA được sử dụng rộng rãi để sản xuất các đồ dùng hàng ngày. Các sản phẩm như bao bì để đựng thực phẩm, khay đựng hoặc là cốc chén, màng thực phẩm,…
Tính chất cơ học và vật lý của PLA
Dưới đây là một số tính chất của hạt PLA
- PLA là một loại nhựa nhiệt dẻo. Vì vậy nó có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 190oC – 220oC
- Cũng giống với các loại nhựa nhựa in khác. PLA có khả năng sử dụng tốt cho mọi loại máy in
- Vật liệu in 3D này cũng có độ đàn hồi khá tốt. Ngoài ra nó còn có tính mềm, dẻo vượt trội.
- Màu sắc in của vật liệu này đa dạng. Khách hàng có thể tùy ý lựa chọn sao cho phù hợp.
- Đặc biệt là khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng nhiệt và trở nên rắn khi được làm nguội. Trong quá trình tác động nhiệt, nó chỉ thay đổi tính chất vật lý và không bị thay đổi tính chất hóa học. Do đặc tính như vậy nên là nó có khả năng tái sinh nhiều lần. Vì vậy những phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất đều có khả năng tái chế được.
Ưu điểm và nhược điểm của hạt nhựa PLA
Chúng ta cùng tìm hiểu ưu điểm cũng như nhược điểm loại nhựa này
Ưu điểm
Một số ưu điểm
- PLA được sản xuất từ các thành phần có nguồn gốc từ nguyên liệu tái tạo tự nhiên. Ví dụ như là tinh bột ngô, củ sắn, mía và cả tinh bột khoai tây,… Nó rất thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng. Vì vậy PLA rất thích hợp để sản xuất ra các đồ dùng hàng ngày. Các sản phẩm trong lĩnh vực y tế.
- Vì là loại nguyên liệu tái sinh. Do đó sau quá trình sử dụng thì các sản phẩm tạo thành từ hạt PLA sẽ được các vi sinh vật phân hủy thành các sinh khối. Sau đó từ các nơi xử lý rác thải chúng được dùng như là phân bón vi sinh trên cây
- Loại PLA chuyển hóa thành phân bón sinh học sau khi được xử lý phân hủy sinh học công nghiệp. Bề mặt nó thẩm thấu tốt giúp cho vi sinh vật dễ xâm nhập để thúc đẩy quá trình phân hủy tự nhiên. Ở điều kiện thích hợp, dưới tác động của các loại vi sinh vật. PLA có thể phân hủy thành Carbon Dioxide(CO2), nước và mùn sinh học. Các chất này rất tốt cho cây và đặc biệt là không gây ô nhiễm môi trường.
- Loại nhựa này không tạo ra các chất bay hơi độc hại khi đốt. Các loại nhựa truyền thống thường có mùi khó chịu và gây ô nhiễm môi trường.
- PLA có thời gian phân hủy ngắn, có thể chỉ vài tháng hoặc là vài năm. Trong khi đó thời gian phân hủy của nhựa truyền thống có thể lên đến hàng trăm năm, có thể là hàng nghìn năm.
Nhược điểm
Mang nhiều ưu điểm vượt trội nhưng PLA cũng có một số nhược điểm như
- Việc sản xuất phụ thuộc nhiều vào nguồn nguyên liệu. Các nhà máy sản xuất nhựa phân hủy sinh học cần được đặt gần vùng nguyên liệu như những cánh đồng bắp, sắn, mía hoặc củ cải đường,…
- Vật liệu PLA chỉ có thể phân hủy trong điều kiện xử lý công nghiệp. Đa phần các sản phẩm có thành phần PLA đều có đặc điểm này. Chúng sẽ phân hủy ở điều kiện nhiệt độ, điều kiện vi sinh vật,… đạt tiêu chuẩn nhất định.
- Nếu xử lý không đúng cách có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng nhựa tái chế. Nếu bị lẫn với các nguyên liệu tái chế sẽ gây ảnh hưởng lên chất lượng sản phẩm sau khi tái chế.
- Do sản phẩm mang tính đặc thù của ngành nhựa cao. Vì vậy sản lượng PLA hiện nay thấp do thiếu đơn vị sản xuất. Ngoài ra đây là một loại nhựa thân thiện với môi trường. Vì vậy quy trình sản xuất PLA trong quy mô công nghiệp đòi hỏi công nghệ cao. Chi phí lớn nên giá thành cao hơn các loại nhựa có nguồn gốc hóa thạch như là PA, PE, PP,…
Có thể bạn quan tâm:
- NHỰA PVC LÀ GÌ? TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG [NỔI BẬT] CỦA PVC
- VÁCH NGĂN NHỰA PVC – ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG
Nhựa PLA được sản xuất như thế nào?
Nhựa phân hủy sinh học PLA được sản xuất bằng phương pháp trùng ngưng Axit Lactic. Các nhà sản xuất sẽ lên men đường lấy từ nguồn gốc nguyên liệu tái tạo như tinh bột ngô, bột sắn,… Từ đó thu lấy Axit Lactic. Quá trình này cần phải được thực hiện ở dưới 200oC; trên nhiệt độ đó, Monomer Lactide được ưa chuộng Entropically được tạo ra.
Theo giáo sư Bert Sels của Trung tâm xúc tác và hóa học bề mặt thì Axit Lactic được đưa vào một lò phản ứng.
- Sau đó sẽ được trùng ngưng thành “Lactide” trong môi trường chân không và điều kiện của nó là nhiệt độ cao.
- Lactide này dưới tác dụng của xúc tác và nhiệt độ phân giải ra thành chuỗi. Từ đó chúng liên kết với nhau và tạo ra PLA. Trong quá trình sản xuất, người ta vẫn sử dụng xúc tác kim loại sinh ra rác thải trong các bước trung gian (là bước tạo ra Lactide).
Ngày nay, để tăng hiệu quả kinh tế, các nhà khoa học đã đưa ra ý tưởng sử dụng Zeolite (đây là một khoáng chất xốp được tạo ra từ nhôm, Oxy, Silic) làm chất xúc tác trong lò phản ứng để dẫn đường cho quá trình chuyển đổi từ Axit Lactic trở thành Lactide. Kim loại sinh ra rác thải trong bước trung gian được loại bỏ.
Theo nghiên cứu sinh Tiến sĩ Michiel Dusselier thì “Bằng cách lựa chọn một dạng Zeolite cụ thể dựa trên hình dạng lỗ của nó. Chúng tôi có thể chuyển đổi Axit Lactic thành các khối xây dựng cho PLA mà không tạo ra sản phẩm phụ lớn hơn không vừa với lỗ của Zeolite”.
Ứng dụng của nhựa PLA
PLA không độc với cơ thể người nên được ứng dụng rất nhiều trong đa dạng lĩnh vực như sau:
1. Ứng dụng trong lĩnh vực bao bì đóng gói
Thành phần PLA có trong các vật liệu được sử dụng để làm khay, hộp đựng thức ăn. Sản xuất các màng phim mỏng đóng gói thực phẩm, túi đựng đồ siêu thị, ly, muỗng,…
Đặc biệt PLA biến tính được gia cường bằng thành phần Bentonite, phủ một lớp Microcrystalline Cellusose, Silicate. Nhờ đó nó có khả năng kháng tia UV và ánh sáng khả kiến (nguyên nhân gây biến tính chất lượng sản phẩm). Vì vậy nó còn được dùng để làm bao bì bảo quản thực phẩm. Ngoài ra, loại bao bì này còn có tính kháng khuẩn. Thích hợp với việc bảo quản thực phẩm sống như rau củ quả và thịt cá,…
2. Ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp
PLA được sử dụng trong các ứng dụng làm màng phủ sinh học. Các màng phủ này có tác dụng tăng tốc độ chín của quả trên cây trồng, giữ phân bón, giữ độ ẩm, ức chế nhiễm nấm. Hơn nữa còn làm giảm sự phát triển của cỏ dại cũng như là sự phá hoại của côn trùng. Ngoài ra, còn có loại màng phủ sinh học có khả năng giúp cho cây trồng chống chịu được với sự thay đổi của thời tiết
Bên cạnh đó, các sản phẩm có thành phần PLA được sản xuất làm dây buộc, chậu cây và một số vật dụng khác
3. Ứng dụng trong lĩnh vực ô tô vận tải
Các thương hiệu sản xuất ô tô trên thế giới thường ứng dụng PLA như:
- Toyota đã sử dụng Composite nền PLA và các sợi khác làm lốp xe dự phòng. Ngoài ra hãng còn nghiên cứu để sản xuất tấm trải sàn, tay cầm và ghế ngồi.
- Fiat (Italy) nghiên cứu vật liệu Polymer “xanh” để chế tạo ra các bộ phận bên trong của ô tô.
- Ford dùng Composite nền PLA để nghiên cứu và làm hệ thống vòm xe và tấm thảm trải
- Mitsubishi sử dụng PLA sợi kết hợp cùng Nylon 6 để làm tấm trải xe.
4. Ứng dụng trong lĩnh vực điện tử
Hiện nay mỗi năm có khoảng trên 50 triệu tấn rác thải điện tử. Vì vậy các loại nhựa phân hủy sinh học được ứng dụng rất nhiều để sản xuất các sản phẩm trong lĩnh vực điện tử. Dưới đây là một số sản phẩm mà các thương lớn ứng dụng PLA vào.
- Năm 2002, Mitsubishi chế tạo ra vật liệu PLA chịu nhiệt để làm vỏ cho máy nghe nhạc.
- Năm 2004, NEC Corp của Nhật gia cường sợi Kenaf cho vật liệu Composite nhựa nền PLA. Giúp tăng khả năng chịu nhiệt và làm Dummy cắm trực tiếp vào Laptop chống bụi bẩn tác động và làm vỏ điện thoại (năm 2006).
- Năm 2005, Fujitsu dùng Composite nền PLA vào thiết bị chống cháy trong nhà ở. Họ còn dùng hỗn hợp Blend PLA/PC/Phosphorus làm hệ thống khung cho máy tính.
- Năm 2007, Samsung dùng PLA/Polycarbonate Bisphenol A (PC) có khả năng chịu nhiệt, chịu va đập tốt. Ứng dụng vào sản xuất các vỏ linh kiện điện tử như là vỏ máy tính, vỏ điện thoại…
Nhựa PLA còn được sử dụng để làm chai lọ đựng thuốc viên, bề mặt chiếu, in ấn 3D…
5. Ứng dụng trong kỹ thuật cấy mô
Phương pháp cấy mô liên kết các tế bào sống với hệ thống khung thông qua vật liệu sinh học. Nhờ đó, các tế bào sống có thể sinh sôi, nảy nở theo các chiều hướng khác nhau giúp tái tạo được các mô sống.
Vật liệu sinh học giúp thay thế các mô sống đồng thời mang lại lợi ích cho việc cấy ghép nội tạng. Biopolymer, đặc biệt là PLA chính là lựa chọn tối ưu nhất.
PLA đã được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ cho phép ứng dụng lâm sàng ở cơ thể người. Nó đã được thử nghiệm thành công trong các việc tái tạo mô ở các cơ quan như xương, sụn, bàng quang, gan, van tim cơ học.
6. Được ứng dụng làm vật liệu mang, dẫn truyền thuốc
PLA có khả năng tương thích sinh học cao, khả năng phân hủy, xử lý nhiệt và có độ bền cơ học cao. Độ hòa tan trong các dung môi hữu cơ nên được sử dụng nhiều trong vật liệu dẫn truyền thuốc.
PLA được dùng để dẫn truyền cho bệnh uốn ván. Hỗ trợ dẫn truyền cho thuốc Insulin xịt ở miệng cho bệnh đái tháo đường loại 2. Dẫn truyền cho nhóm thuốc Paclitaxel chống ung thư. Dẫn truyền cho nhóm thuốc 5 FU và Paclitaxel, dẫn truyền thống cho quá trình điều trị ung thư,v.v…
Ngoài ra, hạt PLA biến tính còn có trong các sản phẩm cấy ghép hoặc dùng trong vật liệu chế tạo. Nó còn dùng để sản xuất các thiết bị y tế như là chỉ tự tiêu, thanh định hình, ghim, tấm, thiết bị truyền dịch một lần, bao bì phân phối thuốc,… Ứng dụng trong phương pháp điều trị da như là điều trị sẹo trên mặt, teo mỡ,…
Trên đây là thông tin về nhựa PLA mà các bạn có thể tham khảo.
