生物基塑料的耐热性
聚合物结构和耐热性
大多数热塑性聚合物独特的半结晶性质在于它们的（缺乏）耐热性以及化学相同聚合物配方的热性能变化的基础。简而言之，大多数聚合物结构由结晶区域组成，其中聚合物链被组织成有序的结晶片晶和散布在结晶部分之间的无定形区域，其中除了聚合物链的有序度外，没有观察到特定的有序度到最近的邻居。一些聚合物是完全无定形的。结晶的潜力在很大程度上取决于聚合物链的复杂性：链越容易“折叠”成结晶片，晶体的数量就越高。因此，具有大侧基的聚合物，
基于这种半结晶结构，有几个转变温度对聚合物的结构及其耐热性起着重要的作用。首先，玻璃化转变温度 ( T g ) 是高于该温度的聚合物结构的无定形部分将具有增加的流动性，从而导致侧基的轻微滑动和旋转。在机械性能方面，T g表示从硬且相对脆的状态到橡胶状状态的转变 (ISO 11357-2)。在高于T g 的温度下，只有结晶相才能保证材料的机械性能。对于某些聚合物，T g 低于室温甚至低于零，这意味着它们在使用温度下始终处于橡胶状状态。
其次，聚合物的熔融温度 ( T m ) 是有序晶体结构转变为粘性液体的温度。（半结晶）材料的T m应高于最终包装使用的最高温度，但它也应远低于降解温度以促进加工。
第三，考虑到聚合物的从熔体冷却时，结晶化温度Ť CC是在作为晶体区域开始，以形成冷却后的温度。T cc表示半结晶聚合物的固化，理论上应该与T m值相同。然而，在实践中，T cc将始终较低，因为需要一定量的过冷来引发结晶成核。
最后，在加工后冷却聚合物时结晶很少完全。因此，另一个转变温度是相关的，即聚合物固体（再）加热时的（后）结晶温度。在该温度T c下，可发生进一步结晶，直至达到结晶度的全部潜力。
材料的耐热性与其结晶度密切相关。较高的结晶度意味着较高的耐温性，因为结晶区域应保持材料刚度超过玻璃化转变温度（非晶相的）。除了定义聚合物结晶潜力的聚合物链结构外，聚合物的加工过程将影响这种潜力的实现程度。这将在后面更详细地讨论。分子量的影响 ( M w) 在耐热性上是双重的。一般来说，更长的聚合物链会导致结构更健全的聚合物材料，这将具有更好的机械和热性能。短聚合物链太小而无法形成结晶片晶，并且几乎不会有助于聚合物的半结晶性质。然而，众所周知，非常长的聚合物链更难以组织成晶体结构，因为它们体积更大。因此，聚合物链的初始降解（由于热或热机械负载）实际上可能有利于高M w聚合物的结晶速率。
测量耐热性
没有明确的协议或参数来定义聚合物的耐热性，但有几个参数可以表明材料的耐热性。对于无定形或低结晶聚合物，T g可以表示耐热性，因为为避免变形，T g不应落入要使用包装材料的温度范围内。此外，在加热时（结晶化温度Ť Ç）和在冷却时（Ť CC）是重要的。低T c或高T cc意味着结晶可以在低 ( TÇ）或高（ Ť立方厘米）的温度，提高温度窗口进行结晶，从而得到更完全结晶。确定这些参数，以及T m, 可以通过差示扫描量热法 (DSC) 或差示热分析 (DTA) 进行。降解温度是另一个对耐热性很重要的参数。这是聚合物链开始分解成低聚物、单体和其他可以蒸发的小降解产物的温度，从而导致重量减轻。降解温度可以通过热重分析 (TGA) 来确定，并且是材料加工过程中的一个重要参数。此外，热变形温度 (HDT)，即聚合物在恒定载荷下变形的温度，以及维卡软化温度 (VST)，即恒定载荷下针头可以穿透聚合物 1 毫米的温度，也给出了表示耐热性。
分子量及其在热诱导降解方面的演变可以通过凝胶渗透色谱 (GPC) 来确定，这是一种尺寸排阻技术，可以立即计算聚合物的分子量分布。然而，GPC 是一种昂贵且耗时的技术。作为替代方案，可以进行特性粘度 (IV) 测量，其中聚合物溶液通过乌氏毛细管的流出时间用作测量基础。已经发现，IV 的演变（减少）与M w 的损失直接相关，这可以用 GPC 测量。
最后，不同温度下的拉伸试验可以显示聚合物在较高温度下保持其机械强度的程度。
生物聚合物的电流耐热性
一些参数指示的耐热性，一些机械性质和选择的生物基和常规塑料的化学结构的总览列于表1. 因为结晶温度不常被报道，所以这些没有包括在这个表中。由于耐热性与结晶度密切相关，因此该表中的大部分参数也与材料的结晶度有关。如前几段所述，由于聚合物链形态或加工温度的差异，在同一种材料中这些参数可能会发生很大变化。这使得很难为每种材料类型呈现单一值，或者实际上很难得出直接的结论。但很明显，就像传统聚合物一样，生物聚合物的耐热性在很大程度上取决于材料的类型，并且存在耐热性越来越低的聚合物。此外，可以看出，对于生物基材料，T g (PLA) 和T m (淀粉) 在热处理工业使用的温度范围内。两种材料还显示出低 HDT 和 VST。
表 1. 不同（生物基）塑料的特性参数
