PLA与玉米淀粉材料试机失败案例分析

南京科隆威尔某客户在利用双螺杆挤出机进行PLA（聚乳酸）和玉米淀粉共混改性试机过程中遭遇失败，出现严重抱杆、降解、挤出波动等问题。本文对本案进行了分析，为行业提供参考。本公司致力于研发高含量玉米淀粉的PLA基生物降解材料，其中玉米淀粉的配比超过40%。试机采用南京科隆威尔同向双螺杆挤出机，但在过程中出现以下关键问题：

1.喂料极其不稳定：由于PLA与玉米淀粉的密度和颗粒形状差异较大，传统的喂料设备难以保证均匀输送，造成主机电流剧烈波动，最终导致双螺杆挤出机因扭矩过高而进入保护停机状态。 2.塑化效果差和严重降解：玉米淀粉是一种对温度敏感的材料，其塑化分解温度与PLA的熔融温度范围相对较窄。原双螺杆挤出机的螺杆组合剪切过强，温控设置不合理，产生局部过热，导致PLA分子链断裂（降解）和玉米淀粉焦化，物料变黄并伴有刺激性气味。 3. 水分残留与挥发分排出不畅：玉米淀粉吸湿性强，尽管提前烘料，但在双螺杆挤出机筒体内仍产生大量水蒸气。抽真空段原工艺位置不合理，挥发分不能有效排出，导致产品内部产生大量气泡，表面粗糙。 

南京科隆威尔技术团队分析认为，失败核心在于工艺与设备未适配材料特性。双螺杆挤出机的螺杆设计、筒体温度调节、进料方式和排气系统对PLA与玉米淀粉的有效混合有着很高的要求。以下是一些优化建议： 

1.强化预处理：对玉米淀粉进行更加全面的干燥，并考虑使用液体助剂（例如增塑剂）进行预涂处理，以提升其分散性能。 2.优化螺杆组合：选择低剪切和高填充率的输送元件，增加熔融区的长度，并设置多个温和剪切区域，以减少淀粉过度焦化。 3.调整工艺参数：根据低温塑化的理念，准确控制从喂料口到机头各个温度区域；加强真空排气，确保完全消除挥发物。

PLA和玉米淀粉的试验案例表明，生物基材料的加工面临着巨大的挑战。凭借深厚的背景，南京科隆威尔为客户提供全面的双螺杆挤出机解决方案，包括配置的咨询、螺杆组合设计及工艺参数优化，帮助客户解决新材料研发中的多种难题，实现高效且稳定的生产。