Termoformowalne folie na opakowania z PLA modyfikowanego kopolimerami blokowymi glikolów etylenowego i propylenowego

Polilaktyd jest biodegradowalnym poliestrem, produkowanym z odnawialnych źródeł. Zdolność PLA do krystalizacji zależy od składu stereochemicznego jednostek powtarzalnych i ich rozkładu wzdłuż łańcucha. Faza amorficzna PLA wykazuje temperaturę zeszklenia, Tg, w granicach 55-60°C. W temperaturze pokojowej amorficzny PLA jest więc sztywny i kruchy. Zastosowania PLA na opakowania wymagają materiału o zwiększonej odporności mechanicznej przy niewielkim tylko zmniejszeniu wytrzymałości mechanicznej. W celu poprawy zdolności PLA do plastycznej deformacji, i tym samym zwiększenia jego odporności mechanicznej, stosuje się mieszanie z innymi polimerami i plastyfikatorami. Blokowe kopolimery glikolu etylenowego i glikolu propylenowego o strukturze PEG-b-PPG-b-PEG okazały się skutecznymi plastyfikatorami PLA, tworząc strukturalnie mieszaninę częściowo mieszalną ale również z fazową separacją, i są w stanie poprawić mechaniczne właściwości PLA. Opracowano proces modyfikacji PLA blokowymi kopolimerami PEG i PPG z wykorzystaniem wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej. Otrzymano granulaty materiałów, w oparciu o kilka gatunków PLA, charakteryzujących się znaczną ciągliwością do 100-200% wydłużenia względnego i kilkukrotnie większą udarnością na rozciąganie. Opracowano proces wytłaczania folii płaskiej z tych materiałów z przewidywanym zastosowaniem na opakowania. Przedstawiono wyniki badań właściwości otrzymanych folii, oraz dokonano prób termoformowania.

---

Polylactide (PLA) is a biodegradable polyester, which can be produced from annually renewable resources. Because of relatively high Tg of 55-60 °C, PLA is stiff and brittle at room conditions, which limits its applications demanding high toughness and drawability. For improvement of drawability blending with other polymers is used. Block copolymers of ethylene glycol and propylene glycol (PEG-b-PPG-b-PEG) appear to be efficient modifiers for PLA, able to improve its mechanical performance [1]. Block copolymers are partially miscible with PLA but also they undergo phase separation. Partial miscibility cuases slight decrease of glass transition and separated inclusion of copolymers induce easier plastic deformation of PLA significantly improving their properties. The present study is focused on modification of PLA with block copolymers of ethylene glycol and propylene glycol with higher molar mass, which leads to blends with only partial miscibility and phase separation. The process of modification of PLA with the use of twin screw corrotating extruder was elaborated. Several blends with various kinds of PLA were obtained that can be deform to 100-200% and demonstrating several folds increase of tensile impact strength. A process of film extrusion of PLA blends with PEG and PPG copolymers was also elaborated. The mechanical properties of the films were characterized and several successful attempts of thermoforming were performed.