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PLA材料的介绍..
PLA材料的介绍及参数
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PLA,中文名称为聚乳酸,是一种生物可降解的热塑性聚酯,具有良好的生物相容性、机械性能和加工性能,在包装、医疗、纺织等领域有广泛应用。以下是其介绍及参数:

材料介绍

  • 原料来源:通常由玉米、甘蔗等可再生植物资源中提取的淀粉或糖类发酵制成乳酸,再通过乳酸的聚合反应得到聚乳酸。这种原料来源使得 PLA 具有可再生性和环境友好性。
  • 生物降解性:在自然环境中,PLA 能够在微生物的作用下逐渐分解为二氧化碳和水,分解过程相对较快,不会像传统塑料那样造成长期的环境污染。
  • 加工性能:具有良好的热稳定性和加工流动性,易于通过注塑、挤出、吹塑等常见的塑料加工方法制成各种形状的制品。
  • 机械性能:PLA 的机械性能与传统塑料相似,具有较高的强度和硬度,但其韧性相对较低,通常需要通过添加增塑剂等方法进行改善。
  • 透明度:PLA 具有良好的透明度,制成的制品外观清晰,光泽度好,这使其在包装领域具有很大的优势。

材料参数

  • 物理性能参数
    • 密度:一般在 1.24 - 1.26 g/cm³ 之间,与常见的塑料如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)相比,密度略高。
    • 熔点:通常在 150 - 180℃左右,这个熔点范围使得 PLA 在加工过程中相对容易控制温度,且能够在较低的温度下进行成型加工,节省能源。
    • 玻璃化转变温度:约为 55 - 65℃,在这个温度以上,PLA 会从玻璃态转变为高弹态,材料的柔韧性和延展性增加。
  • 机械性能参数
    • 拉伸强度:一般在 40 - 70 MPa 之间,具体数值会受到分子量、加工工艺以及添加剂等因素的影响。较高的拉伸强度使得 PLA 能够承受一定的外力,适用于制造一些需要一定强度的制品,如包装容器、一次性餐具等。
    • 断裂伸长率:通常在 5% - 8% 左右,纯 PLA 的断裂伸长率较低,表现出一定的脆性,但通过改性可以使其断裂伸长率得到显著提高,从而改善其韧性。
    • 弯曲强度:大约在 60 - 100 MPa,弯曲强度反映了材料抵抗弯曲变形的能力,较高的弯曲强度使得 PLA 制品在受到弯曲力时不易折断。
  • 热性能参数
    • 热变形温度:在 0.45 MPa 负荷下,热变形温度一般在 60 - 80℃,这意味着在该温度范围内,PLA 制品能够保持较好的形状稳定性,当温度超过热变形温度时,材料可能会发生变形。
    • 热导率:PLA 的热导率较低,约为 0.1 - 0.2 W/(m・K),与其他塑料类似,这使得它具有一定的隔热性能,可用于一些对隔热有要求的场合。
  • 降解性能参数
    • 生物降解速率:在堆肥条件下,PLA 通常在几个月到一年内可以完全降解,但在自然环境中的降解速度会受到温度、湿度、微生物种类等多种因素的影响。在土壤中,其降解时间可能会延长至数年。
不同生产厂家生产的 PLA 材料在具体参数上可能会有所差异,实际应用中应根据具体产品的要求选择合适的 PLA 牌号和规格。


PLA 材料注塑时,需要根据材料特性和产品要求来调整参数,以下是一般情况下的注塑参数范围及说明:


  1. 干燥条件
    • 温度:一般在 60 - 80℃。
    • 时间:3 - 4 小时。
    • 说明:PLA 材料具有吸湿性,在注塑前需要进行干燥处理,以去除水分,防止在注塑过程中发生水解反应,影响产品质量。
  2. 注塑温度
    • 料筒前段:180 - 210℃。
    • 料筒中段:170 - 200℃。
    • 料筒后段:160 - 190℃。
    • 喷嘴:180 - 200℃。
    • 说明:注塑温度对 PLA 材料的流动性和成型质量有重要影响。温度过高可能导致材料降解,影响性能;温度过低则会使材料流动性差,难以充满模具型腔。
  3. 注塑压力
    • 注射压力:一般在 60 - 100MPa。
    • 保压压力:30 - 60MPa。
    • 说明:注射压力要根据制品的结构、尺寸和模具的流道系统等因素来调整,以确保材料能够顺利填充模具型腔。保压压力则是在制品冷却收缩过程中,保持对型腔的压力,防止制品出现缩痕等缺陷。
  4. 注塑速度
    • 一般速度:中低速为宜,可根据产品结构适当调整。
    • 说明:PLA 材料在注塑过程中对剪切速率比较敏感,过高的注塑速度容易导致材料过热降解,同时也可能引起制品表面缺陷,如银纹、气纹等。对于一些结构复杂或薄壁制品,可以适当提高注塑速度,但要注意控制在合理范围内。
  5. 保压时间
    • 时间:通常在 10 - 30 秒。
    • 说明:保压时间要根据制品的厚度和尺寸来确定,以保证制品在冷却过程中能够得到充分的补缩,减少收缩变形。
  6. 冷却时间
    • 时间:一般在 15 - 30 秒。
    • 说明:冷却时间要足够长,以确保制品能够充分冷却定型,便于脱模。冷却时间过短,制品可能会因冷却不足而产生变形或尺寸不稳定等问题。
  7. 模具温度
    • 温度:一般控制在 30 - 50℃。
    • 说明:较低的模具温度有助于提高制品的表面硬度和光泽度,同时也能缩短冷却时间,提高生产效率。但对于一些形状复杂或精度要求较高的制品,可能需要适当提高模具温度,以减少内应力和变形。

以上参数仅供参考,实际注塑参数需要根据具体的设备、模具和产品要求进行调整和优化。在进行正式生产前,建议先进行试模和工艺调试,以确定最佳的注塑参数。

品邦新材料研究院