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PLA生物降解塑料的存儲和干燥
日期：2025-11-22 14:17
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摘要：PLA生物降解塑料的存儲和干燥，PLA干燥，PLA降解塑料
PLA生物降解塑料的存儲和干燥，PLA干燥，PLA降解塑料
PLA 生物降解塑料的存儲與干燥全解析
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PLA，即聚乳酸，作為一種源自玉米淀粉、木薯等可再生植物資源的生物基熱塑性高分子材料，以其出色的環(huán)保特性 —— 可在自然環(huán)境中快速降解，以及良好的加工性能，在包裝、醫(yī)療、3D 打印等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，PLA 材料對存儲條件頗為敏感，若存儲與干燥方式不當(dāng)，其性能會大打折扣，進(jìn)而影響*終產(chǎn)品的質(zhì)量與應(yīng)用效果。
一、PLA 生物降解塑料的存儲要點
（一）溫度控制
PLA 對溫度變化較為敏感。高溫環(huán)境下，比如超過 60℃，PLA 分子鏈的活動能力增強(qiáng)，分子間作用力減弱，致使材料軟化甚至變形，嚴(yán)重?fù)p害其結(jié)構(gòu)完整性。而在低溫環(huán)境中，尤其是低于 0℃時，材料內(nèi)部的分子鏈段運(yùn)動受限，分子鏈變得僵硬，使得 PLA 變脆，在受到外力作用時極易發(fā)生破裂。理想的存儲溫度區(qū)間為 20 - 25℃（68 - 77°F），在此溫度范圍內(nèi)，PLA 材料的分子鏈段既能保持一定的活動能力，維持材料的柔韌性，又不會因溫度過高而出現(xiàn)軟化變形問題，從而確保材料性能的穩(wěn)定。例如，在普通室內(nèi)環(huán)境中，如果能將溫度控制在這個區(qū)間，就為 PLA 的存儲提供了適宜的溫度條件。
（二）濕度管理
PLA 具有較強(qiáng)的吸濕性，這是因為其分子結(jié)構(gòu)中含有親水性的酯基。當(dāng)周圍環(huán)境濕度較高時，水分分子容易被 PLA 分子吸引并進(jìn)入其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。過多水分的存在會引發(fā)一系列**影響。在加工過程中，水分會導(dǎo)致 PLA 在熔融狀態(tài)下發(fā)生水解反應(yīng)，使分子鏈斷裂，分子量降低。這不僅會減小材料的熔體流動性，導(dǎo)致加工成型困難，還會降低制品的結(jié)晶速率，進(jìn)而使制品的機(jī)械性能如強(qiáng)度、韌性等大幅下降。為避免這些問題，存儲環(huán)境的相對濕度應(yīng)維持在 50% 以下?？赏ㄟ^使用除濕機(jī)，持續(xù)降低環(huán)境中的水汽含量，或者在存儲區(qū)域放置如硅膠干燥劑等吸濕材料，吸附多余水分，創(chuàng)造一個干燥的存儲環(huán)境。
（三）光照防護(hù)
PLA 對紫外線較為敏感。長時間暴露在陽光直射或其他強(qiáng)紫外線光源下，紫外線的高能量光子能夠破壞 PLA 分子鏈中的化學(xué)鍵，引發(fā)光降解反應(yīng)。隨著光降解的持續(xù)進(jìn)行，PLA 材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，其物理性能如強(qiáng)度、韌性等顯著降低，顏色也可能發(fā)生變化，影響產(chǎn)品外觀與使用性能。因此，存儲 PLA 材料時，要將其放置在避免陽光直射的地方，可選用不透明或具有遮光性能的存儲容器，如深色的塑料箱、紙箱等，或者將其存放在光線較暗的倉庫角落，防止紫外線對材料造成損害。
（四）防塵與防污染
灰塵顆粒和其他污染物一旦附著在 PLA 材料表面，在后續(xù)加工過程中，可能會進(jìn)入材料內(nèi)部，成為應(yīng)力集中點，影響材料的均勻性和機(jī)械性能。在 3D 打印過程中，灰塵等雜質(zhì)可能導(dǎo)致噴頭堵塞，使打印過程中斷，影響打印質(zhì)量。所以，要將 PLA 材料存放在清潔、無塵的環(huán)境中?？刹捎妹芊獾拇鎯θ萜?，減少灰塵進(jìn)入的機(jī)會；定期對存儲區(qū)域進(jìn)行清潔打掃，降低環(huán)境中的灰塵含量。
（五）存儲方式
- 密封存儲：將 PLA 材料放入密封性能良好的塑料袋、塑料桶或?qū)ｉT的密封存儲盒中，盡可能排出內(nèi)部空氣后密封。這樣能有效隔絕外界的濕氣、灰塵和污染物，保持材料的清潔與干燥。在使用密封袋時，要確保袋子無破損，密封拉鏈完好無損；對于塑料桶和存儲盒，要檢查蓋子的密封墊圈是否緊密貼合，保證密封效果。
- 真空存儲：對于長期不使用或?qū)Υ鎯l件要求極高的 PLA 材料，可采用真空存儲方式。通過真空泵將存儲容器內(nèi)的空氣抽出，形成低氧甚至無氧環(huán)境，不僅能防止材料氧化，還能進(jìn)一步降低濕氣對材料的影響。真空存儲能顯著延長 PLA 材料的保質(zhì)期，保持其性能穩(wěn)定。但需注意，真空存儲設(shè)備的密封性要好，定期檢查設(shè)備的真空度，確保存儲環(huán)境始終處于真空狀態(tài)。
- 分類存儲：根據(jù) PLA 材料的不同類型、規(guī)格和用途進(jìn)行分類存儲。不同型號的 PLA 材料，其性能和加工要求可能存在差異，分類存儲便于在使用時快速準(zhǔn)確地找到所需材料，避免混淆，提高工作效率。同時，對不同批次的材料進(jìn)行標(biāo)記和分類，有助于跟蹤材料的使用情況和保質(zhì)期，優(yōu)先使用接近保質(zhì)期的材料，防止材料過期浪費。
二、PLA 生物降解塑料的干燥方法
（一）干燥的必要性
由于 PLA 的吸濕性，在加工前進(jìn)行充分干燥至關(guān)重要。哪怕只有少量水分存在，在高溫熔融加工過程中，水分也會引發(fā) PLA 的水解反應(yīng)。這不僅會降低材料的分子量，導(dǎo)致熔體流動性變差，使加工成型變得困難，還會影響制品的*終性能，如降低制品的強(qiáng)度、韌性和透明度等。因此，在對 PLA 進(jìn)行注塑、擠出、吹塑等加工操作之前，必須確保其含水率降低到一定程度，以保證加工過程的順利進(jìn)行和制品質(zhì)量。
（二）干燥溫度與時間
- 結(jié)晶型 PLA：結(jié)晶型 PLA 的干燥溫度通常設(shè)定在 65 - 90℃。在此溫度范圍內(nèi)，既能使水分分子從材料內(nèi)部逸出，又不會因溫度過高導(dǎo)致材料軟化變形。干燥時間一般為 2 - 6 小時，但實際干燥時間需根據(jù)材料的初始含水率、顆粒大小以及干燥設(shè)備的性能進(jìn)行調(diào)整。若材料初始含水率較高，或者顆粒較大，水分?jǐn)U散到材料表面所需時間較長，就需要適當(dāng)延長干燥時間；反之，若初始含水率較低，顆粒較小，干燥時間可相應(yīng)縮短。
- 無定形 PLA：無定形 PLA 的干燥溫度相對較低，為 43 - 55℃。這是因為無定形 PLA 在溫度稍高時容易變得黏軟，影響干燥效果和材料性能。其干燥時間與結(jié)晶型 PLA 類似，但同樣需依據(jù)實際情況靈活調(diào)整。在確定干燥溫度和時間時，可通過實驗測試不同條件下 PLA 材料的含水率和性能變化，建立干燥工藝參數(shù)與材料性能之間的關(guān)系，為實際生產(chǎn)提供準(zhǔn)確參考。
（三）干燥設(shè)備
- 熱風(fēng)循環(huán)干燥機(jī)：熱風(fēng)循環(huán)干燥機(jī)通過風(fēng)機(jī)將加熱后的空氣送入干燥室，熱空氣在干燥室內(nèi)循環(huán)流動，與 PLA 材料充分接觸，帶走材料表面和內(nèi)部的水分。這種干燥機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本相對較低，適用于中小規(guī)模的生產(chǎn)。但需注意控制熱風(fēng)的溫度和風(fēng)速，避免溫度過高或風(fēng)速過快對材料造成**影響?？稍诟稍锸覂?nèi)設(shè)置多個溫度監(jiān)測點，實時監(jiān)測溫度分布情況，確保溫度均勻性；通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制熱風(fēng)風(fēng)速。
- 真空干燥機(jī)：真空干燥機(jī)是在真空環(huán)境下對 PLA 材料進(jìn)行干燥。真空狀態(tài)能降低水分的沸點，使水分更容易從材料中揮發(fā)出來，從而實現(xiàn)低溫快速干燥。這對于對溫度敏感的 PLA 材料尤為適用，可有效減少熱降解的風(fēng)險。真空干燥機(jī)適用于對干燥質(zhì)量要求較高的場合，但設(shè)備成本較高，能耗較大。在使用真空干燥機(jī)時，要確保真空系統(tǒng)的密封性良好，定期檢查真空泵的性能，保證真空度穩(wěn)定；合理設(shè)置真空度和干燥時間，以達(dá)到*佳的干燥效果。
- 轉(zhuǎn)輪除濕干燥機(jī)：轉(zhuǎn)輪除濕干燥機(jī)利用吸附劑對水分的吸附作用來干燥空氣，然后用干燥后的空氣對 PLA 材料進(jìn)行干燥。其工作原理是含有水分的空氣通過轉(zhuǎn)輪時，水分被轉(zhuǎn)輪上的吸附劑吸附，從而得到干燥的空氣。這種干燥機(jī)干燥效率高，能將空氣露點溫度降低到很低水平，可滿足對 PLA 材料嚴(yán)格的干燥要求。轉(zhuǎn)輪除濕干燥機(jī)適用于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本較高。在運(yùn)行過程中，要定期對轉(zhuǎn)輪吸附劑進(jìn)行再生處理，確保其吸附性能；監(jiān)測干燥空氣的露點溫度，及時調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。
（四）干燥效果監(jiān)測
- 含水率檢測：采用專業(yè)的含水率檢測儀器，如卡爾費休水分測定儀，定期對干燥后的 PLA 材料進(jìn)行含水率檢測。將檢測結(jié)果與設(shè)定的目標(biāo)含水率進(jìn)行對比，若含水率高于目標(biāo)值，需調(diào)整干燥工藝參數(shù)，如延長干燥時間、提高干燥溫度（在合理范圍內(nèi)）或檢查干燥設(shè)備是否存在故障。通過建立含水率檢測記錄，分析不同批次材料的干燥情況，總結(jié)規(guī)律，不斷優(yōu)化干燥工藝。
- 材料性能測試：對干燥后的 PLA 材料進(jìn)行簡單的性能測試，如熔體流動速率測試、拉伸強(qiáng)度測試等。若材料的熔體流動速率正常，拉伸強(qiáng)度等性能指標(biāo)符合要求，說明干燥效果良好；反之，若熔體流動速率異常，性能指標(biāo)下降，可能是干燥不充分或過度干燥導(dǎo)致材料降解，需要進(jìn)一步分析原因并采取相應(yīng)措施。將性能測試結(jié)果與材料的標(biāo)準(zhǔn)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確保干燥后的材料滿足加工和使用要求。
正確存儲和干燥 PLA 生物降解塑料對于保持其性能、確保加工過程順利以及提高制品質(zhì)量起著決定性作用。通過嚴(yán)格控制存儲環(huán)境的溫度、濕度、光照等條件，選擇合適的存儲方式，并依據(jù)材料特性和加工要求，精準(zhǔn)把握干燥溫度、時間，合理選用干燥設(shè)備，同時密切監(jiān)測干燥效果，能夠充分發(fā)揮 PLA 材料的優(yōu)勢，推動其在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
