Nhựa PLA là loại nhựa có nguồn gốc khác biệt hơn so với những loại nhựa truyền thống trước đây và chúng được ứng dụng cao trong đời sống. Vậy nhựa PLA là như thế nào và có nguồn gốc từ đâu? Chúng mang ưu, nhược điểm và tính ứng dụng trong đời sống thế nào? Câu trả lời sẽ được Havico chia sẻ ở bài viết dưới nhé!
Khái niệm về nhựa PLA
“Polylactic Acid” có tên viết tắt là PLA. Đây là một loại nhựa nhiệt dẻo phân hủy sinh học có nguồn gốc từ những nguyên liệu tái tạo. Thành phần của nhựa PLA gồm các nguyên liệu từ cây bắp, mía, củ sắn hoặc có thể là tinh bột khoai tây. Nhựa PLA là một trong các nhựa in 3D FDM đầu tiên trên thế giới. Loại nhựa này có giá thành tương đối thấp, dễ in và đa dạng màu sắc.
PLA có những ưu điểm vượt trội hơn một số loại nhựa hoá dầu trên thị trường khác như ABS (Acrylonitrin butadien styren) hay PVA (Polyvinyl Alcohol). Với khả năng tự huỷ trong môi trường, PLA được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo nhiều đồ dùng hàng ngày.
Nhựa PLA có tính chất vật lý và cơ học nào?
Mỗi loại nhựa đều có tính chất nổi bật riêng, sau đây là những tính chất của nhựa PLA:
- PLA có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 190oC – 220oC
- Cũng giống với một số loại nhựa nhựa in thông thường. PLA có khả năng ứng dụng được trên nhiều loại vật liệu khác nhau.
- Vật liệu in 3D PLA có tính co giãn rất cao. Ngoài ra nó cũng có độ bền và dẻo cao.
- Là loại vật liệu có bảng màu sắc đa dạng.
- Đặc biệt là khả năng lặp lại nhiều lần quá trình làm mềm dưới tác dụng nhiệt sẽ trở nên rắn khi đã để khô. Trong quá trình tác dụng nhiệt, nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không làm thay đổi tính chất hoá học. Do tính chất như vậy mà PLA nó có khả năng tái chế nhiều lần. Tất cả các phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất hoàn toàn có khả năng tái sử dụng lại.
Xem thêm: Một số thông tin về nhựa tái sinh – cách phân biệt nhựa tái sinh và nhựa nguyên sinh
Ưu nhược điểm của nhựa PLA
Tất cả mọi loại nhựa không loại trừ nhựa PLA đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Ưu điểm:
- Được làm từ những sản phẩm có nguồn gốc từ nguyên liệu tái sinh thiên nhiên như củ sắn, mía, tinh bột bắp, tinh bột khoai… nên PLA rất thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng.
- Vì là nguồn nguyên liệu tái sinh cho nên sau quá trình sử dụng tất cả những sản phẩm tạo thành từ loại nhựa PLA này sẽ được các vi sinh vật chuyển hóa thành chất sinh khối. Sau đó từ những nhà máy xử lý rác chúng được sử dụng như là phân hữu cơ sinh học trên cây trồng.
- Nhựa PLA có thể chuyển hoá trở thành phân bón sinh học sau khi trải qua quá trình phân huỷ sinh học tự nhiên. Nhờ bề mặt thẩm thấu tốt nên các vi sinh vật dễ dàng thâm nhập để thúc đẩy sự phân huỷ tự nhiên. Dưới tác dụng của một số loại hóa chất, ở nhiệt độ cao, PLA đã phân huỷ thành Carbon Dioxide (CO2) trong đất và mùn sinh học. Chất này cực tốt cho cây trồng lại không làm ô nhiễm môi trường đất.
- Khác với những sản phẩm nhựa truyền thống hay có mùi hôi và làm ô nhiễm môi trường thì nhựa PLA không tạo chất bay hơi độc hại khi cháy.
- Thời gian phân hủy PLA ngắn, thường là vài tháng hoặc nửa năm.
Nhược điểm:
Bên cạnh các ưu điểm nổi trội thì nhựa PLA cũng tồn tại một vài nhược điểm sau:
- Quá trình sản xuất phụ thuộc vào nhiều nguồn nguyên vật liệu. Các nhà máy sản xuất nhựa phân huỷ sinh học cần phải đặt gần các vùng nguyên liệu như những cánh đồng ngô, mía, khoai…
- Vật liệu PLA chỉ phân huỷ được trong điều kiện xử lý công nghiệp. Chúng sẽ được phân hủy dưới điều kiện vi sinh, điều kiện nhiệt độ… theo tiêu chuẩn nhất định.
- Chất lượng nhựa tái chế sẽ bị suy giảm nếu sử dụng không đúng kỹ thuật. Và nếu để chung với một số nguyên liệu tái chế thì nó cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi tái chế.
- Do sản phẩm có tính chất đặc trưng của ngành nhựa cao nên sản lượng PLA hiện nay rất thấp do ít đơn vị sản xuất. PLA là loại nhựa thân thiện với môi trường nên quy trình sản xuất cần đòi hỏi công nghệ và đầu tư nhiều nên giá thành cao hơn một số loại nhựa có nguồn gốc hóa thạch khác như PA, PE, PP…
Quy trình sản xuất nhựa PLA
Nhựa PLA được thực hiện theo cách trùng ngưng axit lactic. Các nhà sản xuất sẽ lên men đường lấy từ nguồn nguyên liệu tái tạo như tinh bột bắp, củ sắn tươi, cây mía đường, tinh bột khoai… rồi thu được axit lactic.
Theo giáo sư Bert Sels của Trung tâm xúc tác và hoá học bề mặt thì chất axit lactic được cho vào một lò phản ứng sẽ được trùng ngưng trở thành “lactide” trong môi trường chân không và điều kiện là ở nhiệt độ cao.
Sau đó, Lactide này dưới tác dụng của xúc tác và nhiệt sẽ phân giải ra thành từng chuỗi rồi liên kết với nhau sẽ tạo ra PLA. Trong quá trình sản xuất nhựa PLA, người ta vẫn sử dụng xúc tác kim loại để sinh ra chất thải trong các bước trung gian (bước tạo ra lactide).
Ngày nay, nhằm gia tăng lợi ích kinh tế, nhiều nhà khoa học đã đưa ra ý tưởng dùng zeolite (một khoáng chất xốp được tạo ra bởi oxy, nhôm, silic) làm xúc tác trong lò phản ứng để dẫn đường cho sự chuyển hoá từ axit lactic sang lactide. Kim loại tạo ra chất thải qua các bước trung gian sẽ được loại bỏ.
Theo nghiên cứu sinh của Tiến sĩ Michiel Dusselier thì “Bằng việc chọn một dạng zeolite cụ thể và dựa trên hình dạng lỗ của nó, chúng tôi có thể chuyển đổi axit lactic từ các vật liệu xây dựng cho PLA mà không tạo ra sản phẩm phụ lớn hơn không phù hợp với lỗ của zeolite”.
Nhựa PLA có an toàn cho người sử dụng không?
Về mặt kỹ thuật thì PLA là một vật liệu không có độc và có thể dùng để chế tạo những sản phẩm an toàn cho thực phẩm. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố khác tham gia vào tính an toàn thực phẩm của PLA, đặc biệt nếu đó là một bộ phận được in 3D.
Dù là vật liệu không độc cũng không có nghĩa là nó an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm. Ví dụ, in 3D FDM tạo ra các bộ phận theo nhiều lớp và có những khoảng trống tương đối rõ giữa các lớp này. Những khoảng trống này có thể giữ lại một số thành phần lạ, có khả năng gây ô nhiễm đến sản phẩm và làm cho sản phẩm đó không còn an toàn với thực phẩm. Tuy nhiên, trước đó, sợi PLA được chuyển từ đầu đùn nhiệt và vòi phun đến những vị trí khác, nơi mà một số vật liệu khác có nguy cơ không an toàn tiếp xúc với PLA.
Từ nghiên cứu này rút ra kết luận rằng mặc dù nhựa PLA nguyên chất có tính an toàn thực phẩm, không độc hại, tuy nhiên một số vật liệu và hạt khác có thể ảnh hưởng đến tính an toàn của sản phẩm sau khi hoàn thiện.
Nhựa PLA được ứng dụng như thế nào trong đời sống?
Vì nhựa PLA không gây hại cho sức khỏe của người sử dụng nên nó được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống, cụ thể như sau:
- Làm khay, hộp chứa thức ăn và sản xuất màng nhựa để bọc chén, dao, nĩa, túi đựng đồ trong nhà bếp…
- Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng: Làm màng phủ sinh học và một số loại vật liệu có thành phần PLA được sản xuất làm dây thừng, chậu cây cảnh…
- Nhiều hãng xe đã sử dụng Composite nền PLA và một số vật liệu để làm lốp xe dự phòng. Bên cạnh đó, nhiều hãng xe cũng nghiên cứu và khảo sát để sản xuất miếng lót trải sàn, tay nắm và ghế.
- Sản xuất các vật tư PLA để chế làm vỏ cho thiết bị nghe nhạc.
- Sản xuất vỏ linh phụ kiện điện tử như vỏ laptop, điện thoại…
- Nhựa PLA đã được Cục quản trị thực phẩm và dược phẩm Mỹ cho phép thử nghiệm sử dụng ở khung hình người. PLA đã được ứng dụng thành công trong những việc tái tạo mô ở các bộ phận như xương, sụn, bàng quang, gan và van tim cơ học.
- Sử dụng trong chế tạo những thiết bị y khoa như thanh định hình, chỉ tự tiêu, nẹp, ghim, thiết bị truyền dịch một lần, các hộp phân phối dược phẩm…
- Ứng dụng trong lĩnh vực điều trị da như trị sẹo, teo mỡ…
Như vậy, bài viết trên của Havico đã tổng hợp được những thông tin cơ bản nhất về nhựa PLA. Mong rằng sau bài viết này, bạn sẽ hiểu rõ hơn về nhựa và các sản phẩm làm từ nhựa trong đời sống hằng ngày. Và hãy nhớ ghé trang web của chúng tôi để đọc thêm nhiều chủ đề hay khác nhé!
Mời bạn đọc thêm: Tổng quan thông tin về nhựa Phíp và ứng dụng trong đời sống
Ban biên tập: Havico
