Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất hình thái, nhiệt và cơ-độ của vật liệu composite bọt hỗn hợp polylactide/poly[(butylene succinate)-co-adipate] được tăng cường bằng tinh thể nanocellulose
Tóm tắt
Nghiên cứu này xem xét ảnh hưởng của các hạt tinh thể nanocellulose (CN) đến các tính chất hình thái, nhiệt và cơ-độ của các bọt hỗn hợp polylactide (PLA)/poly[(butylene succinate)-co-adipate] (PBSA) được chuẩn bị bằng phương pháp đổ khuôn và rửa hạt với fructose làm hạt tạo rỗ. Phân tích hình thái cho thấy cấu trúc tế bào mở liên kết, với độ rỗng trên 80%. Độ tinh thể của các bọt được chuẩn bị bị phá vỡ do sự có mặt của các hạt CN, điều này được quan sát từ các phân tích XRD, cho thấy sự giảm cường độ đỉnh tinh thể PLA. Đối với bọt hỗn hợp nguyên chất, nhiệt độ phân hủy nhiệt bắt đầu tăng lên khi có sự bổ sung các hạt CN, chúng cũng làm tăng độ ổn định nhiệt tại mức mất trọng lượng 50%. Hơn nữa, CN hoạt động như một tác nhân gia cường trong việc cải thiện độ cứng của bọt hỗn hợp được chuẩn bị. Tổng thể, các bọt hoàn toàn thân thiện với môi trường đã được chuẩn bị thành công, như một vật liệu tiềm năng có thể thay thế cho các vật liệu bọt hiện tại đang gây ra nhiều vấn đề về môi trường. Tuy nhiên, cần phát triển một kỹ thuật xử lý thân thiện với môi trường.
Từ khóa
#tinh thể nanocellulose #polylactide #bọt hỗn hợp #tính chất nhiệt #tính chất cơ-độTài liệu tham khảo
C. Okolieocha, D. Raps, K. Subramaniam, V. Altstädt, Microcellular to nanocellular polymer foams: Progress (2004-2015) and future directions- a review. Eur. Polym. J. 73, 500–519 (2015). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.11.001
J.-F. Zhang, X. Sun, Biodegradable foams of poly (lactic acid)/starch. I. Extrusion condition and cellular size distribution. J. Appl. Polym. Sci. 106, 857–862 (2007). https://doi.org/10.1002/app.26715
M. Nofar, C.B. Park, Poly (lactic acid) foaming. Prog. Polym. Sci. 39, 1721–1741 (2014). https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2014.04.001
N.V. Gama, A. Ferreira, A. Barros-Timmons, Polyurethane foams: Past, present, and future. Materials 11, 1841 (2018). https://doi.org/10.3390/ma11101841
V. Ojijo, S.S. Ray, R. Sadiku, Role of specific interfacial area in controlling properties of immiscible blends of biodegradable Polylactide and poly [(butylene succinate)-co-adipate]. ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 6690–6701 (2012). https://doi.org/10.1021/am301842e
M. Nofar, A. Tabatabaei, H. Sojoudiasli, C.B. Park, P.J. Carreau, M.-C. Heuzey, M.R. Kamal, Mechanical and bead foaming behavior of PLA-PBAT and PLA-PBSA blends with different morphologies. Eur. Polym. J. 90, 231–244 (2017). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.03.031
M. Seggiani, V. Gigante, P. Cinelli, M.-B. Coltelli, M. Sandroni, I. Anguillesi, A. Lazzeri, Processing and mechanical performances of poly (butylene succinate-co-adipate) (PBSA) and raw hydrolyzed collagen (HC) thermoplastic blends. Polym. Test. 77, 105900 (2019). https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.105900
M. Salomez, M. George, P. Fabre, F. Touchaleaume, G. Cesar, A. Lajarrige, E. Gastaldi, A comparative study of degradation mechanisms of PHBV and PBSA under laboratory-scale composting conditions. Polym. Degrad. Stab. 167, 102–113 (2019). https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2019.06.025
T. Han, Z. Xin, Y. Shi, S. Zhao, X. Meng, H. Xu, S. Zhou, Control of thermal degradation of poly (lactic acid) using functional polysilsesquioxane microspheres as chain extenders. J. Appl. Polym. Sci. 132, 41977 (2015). https://doi.org/10.1002/app.41977
S. Lee, J.W. Lee, Characterization and processing of biodegradable polymer blends of poly (lactic acid) with poly (butylene succinate adipate). Korean-Aust. Rheol. J. 17, 71–77 (2005)
V. Ojijo, S.S. Ray, R. Sadiku, Effect of nanoclay loading on the thermal and mechanical properties of biodegradable polylactide/ poly [(butylene succinate)-co-adipate] blend composites. ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 2395–2405 (2012). https://doi.org/10.1021/am201850m
P. Tiwary, C.B. Park, M. Kontopoulou, Transition from microcellular to nanocellular PLA foams by controlling viscosity, branching and crystallization. Eur. Polym. J. 91, 283–296 (2017). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.04.010
M. Nofar, A. Ameli, C.B. Park, Development of polylactide bead foams with double crystal melting peaks. Polymer 69, 83–94 (2015). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.05.048
S.A. Pradeep, H. Kharbas, L.-S. Turng, A. Avalos, J.G. Lawrence, S. Pilla, Investigation of thermal and thermomechanical properties of biodegradable PLA/PBSA composites processed via supercritical fluid-assisted foam injection molding. Polymers 9, 22 (2017). https://doi.org/10.3390/polym9010022
D. Ray, S. Sain, In situ processing of cellulose nanocomposites. Compos. Part A 83, 19–37 (2016). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.09.007
N. Lin, Y. Chen, F. Hu, J. Huang, Mechanical reinforcement of cellulose nanocrystals on biodegradability microcellular foams with melt-compounding. Cellulose 22, 2629–2639 (2015). https://doi.org/10.1007/s10570-015-0684-1
R. Avolio, V. Graziano, Y.D.F. Pereira, M. Cocca, G. Gentile, M.E. Errico, V. Ambrogi, M. Avella, Effect of cellulose structure and morphology on the properties of poly (butylene succinate-co-butylene adipate) biocomposites. Crbohydra. Polym. 133, 408–420 (2015). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.06.101
M. Cocca, R. Avolio, G. Gentile, E. Di Pace, M.E. Errico, M. Avella, Amorphized cellulose as filler in biocomposites based on poly(ɛ-caprolactone). Crbohydra. Polym. 118, 170–182 (2015). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.11.024
S.S. Borkotoky, P. Dhar, V. Katiyar, Biodegradable poly (lactic acid)/cellulose nanocrystals (CNCs) composite microcellular foam: Effect of nanofillers on foam cellular morphology, thermal and wettability behavior. Int. J. Biol. Macromol. 106, 433–446 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.08.036
J. Reignier, M.A. Huneault, Preparation of interconnected poly (ε-caprolactone) porous scaffolds by a combination of polymer and salt particulate leaching. Polymer 47, 4703–4717 (2006). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2006.04.029
A. Sola, J. Bertacchini, D. D’Avella, L. Anselmi, T. Maraldi, S. Marmiroli, M. Messori, Development of solvent-casting particulate leaching (SCPL) polymer scaffolds as improved three-dimensional supports to mimic the bone marrow niche. Mater. Sci. Eng. C 96, 153–165 (2019). https://doi.org/10.1016/j.msec.2018.10.086
T. Weigel, G. Schinkel, A. Lendlein, Design and preparation of polymeric scaffolds for tissue engineering. Expert Rev. Med. Devices 3, 835–851 (2006). https://doi.org/10.1586/1734440.3.6.835
A. Calmark, E. Larsson, E. Malmström, Grafting of cellulose by ring-opening polymerization-a review. Eur. Polym. J. 48, 1646–1659 (2012). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2012.06.013
N. Hu, N. Borkar, D. Kohls, D.W. Schaefer, Characterization of porous materials using combined small-angle X-ray and neutron scattering techniques. J. Membr. Sci. 379, 138–145 (2011). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.05.053
M.I. Elzagheid, Laboratory activities to introduce carbohydrates qualitative analysis to college students. World J. Chem. Educ. 6, 82–86 (2018). https://doi.org/10.12691/wjce-6-2-1
E. Wiercigroch, E. Szafraniec, K. Czamara, M.Z. Pacia, K. Majzner, K. Kochan, A. Kaczor, M. Baranska, K. Malek, Raman and infrared spectroscopy of carbohydrates: A reviw. Spectrochim. Acta A 185, 317–335 (2017). https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.05.045
L. Salvo, G. Martin, M. Suard, A. Marmottant, R. Dendievel, J. Blandin, Processing and structures of solids foams. C. R. Phys. 15, 662–673 (2014). https://doi.org/10.1016/j.crhy.2014.10.006
H.-Y. Mi, X. Jing, J. Peng, M.R. Salick, X.-F. Peng, L.-S. Turng, Poly (ε-caprolactone) (PCL)/cellulose nano-crystal (CNC) nanocomposites and foams. Cellulose 21, 2727–2741 (2014). https://doi.org/10.1007/s10570-014-0327-y
M.H. Reich, S.P. Russo, I.K. Snook, H.K. Wagenfeld, The application of SAXS to determine the fractal properties of porous carbon-based materials. J. Colloid Interface Sci. 135, 353–362 (1990). https://doi.org/10.1016/0021-9898(90)90005-9
D.W. Schafer, G. Beaucage, D.A. Loy, K.J. Shea, J.S. Lin, Structure of arylene-bridged polysilsesquioxane xerogels and aerogels. Chem. Mater. 16, 1402–1410 (2004). https://doi.org/10.1021/cm0350683
Y. Byun, S. Whiteside, R. Thomas, M. Dharman, J. Hughes, Y.T. Kim, The effect of solvent mixture on the properties of solvent cast polylactic acid (PLA) film. J. Appl. Polym. Sci. 124, 3577–3582 (2012). https://doi.org/10.1002/app.34071
X. Dai, Y. Cao, X. Shi, X. Wang, Non-isothermal crystallization kinetics, thermal degradation behavior and mechanical properties of poly (lactic acid)/MPFs composites prepared by melt-blending method. RSC Adv. 6, 71461–71471 (2016). https://doi.org/10.1039/C6RA14190K
W. Wu, C. Wu, H. Peng, Q. Sun, L. Zhou, J. Zhuang, X. Cao, V.A.L. Roy, R.K.Y. Li, Effect of nitrogen-doped graphene on morphology and properties of immiscible poly (butylene succinate)/Polylactide blends. Compos. Part B 113, 300–307 (2012). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.01.037
M. Avella, R. Avolio, I. Bonadies, C. Carfagna, M.E. Errico, G. Gentile, Effect of compatibilization on thermal degradation kinetics of HDPE-based composites containing cellulose reinforcements. J. Therm, Anal. Calorim. 102, 975–982 (2010). https://doi.org/10.1007/s10973-010-0836-3
M.P. Motloung, V. Ojijo, J. Bandyopadhyay, S.S. Ray, Cellulose nanostructured-based biodegradable nanocomposites foams: A brief overview on the recent advancement and perspectives. Polymers 11, 1270 (2019). https://doi.org/10.3390/polym11081270
G. Gedler, M. Antunes, J.I. Velasco, Low density polycarbonate-graphene nanocomposites foams produced by supercritical carbon dioxide two-step foaming. Thermal stability. Compos. B Eng. 92, 299–306 (2016). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.02.025
T.A. Shmool, J.A. Zeitler, Insight into structural dynamics of poly lactic-co-glycolic acid at terahertz frequencies. Polym. Chem. 10, 351 (2019). https://doi.org/10.1039/C8PY01210E
M. Avella, M. Cocca, M.E. Errico, G. Gentile, Poly (vinyl alcohol) biodegradable forams containing cellulose fibres. J. Cell. Plast. 48, 459–470 (2012). https://doi.org/10.1177/0021955X12449639
G. Gentile, M. Cocca, R. Avolio, M.E. Errico, M. Avella, Effect of microfibrillated cellulose on microstructure and properties of poly (vinyl alcohol) foams. Polymers 10, 813 (2018). https://doi.org/10.3390/polym10080813