在3D打印、包装、生物医疗等众多领域，PLA（聚乳酸）材料凭借其可生物降解、来源广泛等优势得到了广泛应用。然而，PLA材料在使用或储存过程中可能会出现脆化现象，这会影响其性能和使用寿命。准确判断PLA材料是否脆化，对于保障产品质量和使用安全至关重要。下面将从外观、物理性能、化学性能以及实际应用表现等多个方面，详细介绍判断PLA材料脆化的方法。
外观观察法
颜色变化
正常情况下，PLA材料具有特定的颜色，如透明、白色或经过染色后的各种色彩。当PLA材料发生脆化时，其颜色可能会发生改变。对于透明PLA材料，脆化后可能会逐渐变黄，这是因为材料内部的分子结构在光、热、氧等作用下发生了变化，产生了新的发色基团。而对于有色PLA材料，颜色可能会变浅或出现不均匀的情况，这可能是由于材料内部的添加剂分布发生变化或者部分添加剂分解导致的。例如，一个原本颜色鲜艳的PLA打印制品，在长时间放置后颜色变得暗淡且不均匀，就有可能是发生了脆化。
表面形态
观察PLA材料的表面形态也是判断其是否脆化的重要方法。未脆化的PLA材料表面通常光滑、平整，没有明显的裂纹或瑕疵。而脆化的PLA材料表面可能会出现细微的裂纹，这些裂纹可能一开始并不明显，但随着脆化程度的加剧，会逐渐扩展和加深。在放大镜或显微镜下观察，可以发现脆化材料的表面有不规则的纹路和孔洞，这是由于材料内部的分子链断裂和结构破坏导致的。比如，一个PLA塑料容器在长期使用后，其内壁表面出现了许多细小的裂纹，用手触摸能感觉到表面变得粗糙，这就表明该容器可能已经脆化。
物理性能测试法
冲击强度测试
冲击强度是衡量材料抵抗冲击载荷能力的指标，能够直观地反映PLA材料的脆化程度。常用的冲击强度测试方法有简支梁冲击试验和悬臂梁冲击试验。在测试过程中，将标准尺寸的PLA试样固定在试验机上，然后用摆锤冲击试样，测量试样在冲击过程中吸收的能量。如果PLA材料发生脆化，其分子链之间的作用力减弱，在受到冲击时更容易断裂，因此吸收的能量会减少，冲击强度也会显著降低。例如，通过对比新生产的PLA材料和储存一段时间后的PLA材料的冲击强度，如果后者明显低于前者，就可以判断储存后的材料发生了脆化。
拉伸性能测试
拉伸性能测试可以获取PLA材料的拉伸强度、断裂伸长率等重要参数，这些参数能够反映材料的韧性和脆性。在拉伸试验中，将PLA试样夹在拉伸试验机的夹具上，以一定的速度施加拉力，直到试样断裂。未脆化的PLA材料在拉伸过程中会表现出一定的弹性和塑性变形，断裂伸长率较大；而脆化的PLA材料则几乎没有明显的塑性变形阶段，在达到一定拉力后迅速断裂，断裂伸长率明显减小。同时，脆化材料的拉伸强度也可能会有所下降。通过定期对PLA材料进行拉伸性能测试，并对比不同时间段的测试结果，就可以判断材料是否发生了脆化以及脆化的程度。
化学性能分析法
红外光谱分析
红外光谱分析是一种常用的分析材料化学结构的方法，通过检测材料对不同波长红外光的吸收情况，可以得到材料的红外光谱图。PLA材料在脆化过程中，其分子结构会发生变化，如分子链的断裂、官能团的改变等，这些变化会在红外光谱图上表现出来。例如，脆化后的PLA材料可能会出现新的吸收峰或者原有吸收峰的强度发生变化，通过与标准的PLA红外光谱图进行对比，就可以判断材料是否发生了化学结构的变化，从而确定其是否脆化。
热重分析
热重分析是测量材料在加热过程中质量变化的方法。PLA材料在脆化过程中，可能会发生分解、氧化等化学反应，导致其质量发生变化。通过热重分析仪对PLA材料进行加热，记录材料质量随温度的变化曲线。如果材料发生脆化，其热分解温度可能会降低，分解速率可能会加快，质量损失也会相应增加。与未脆化的PLA材料的热重曲线进行对比，就可以判断材料是否脆化以及脆化的程度。