The effect of N,N’-bis(benzoyl)dodecanedihydrazide on enhancing the crystallization rate of poly(L-lactic acid)

• Autorzy: Cai Y.-H. , Zhao L.-S.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2018.11.10

Warianty tytułu

PL

Szybkość krystalizacji poli(kwasu L-mlekowego) inicjowanej N,N’-bis(benzoilo)dodekanodihydrazydem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of N,N’-bis(benzoyl)dodecanedihydrazide (BADH) as a newly-developed organic nucleating agent on the crystallization process of poly(L-lactic acid) (PLLA) was examined in this study. Non-isothermal crystallization results indicated that BADH had excellent acceleration effects on the melt-crystallization of PLLA, and a larger proportion of BADH promoted more powerful crystallization. However, BADH inhibited the crystal growth of PLLA during the cold-crystallization process, and an increase of BADH concentration caused the non-isothermal crystallization peak to shift towards a higher temperature and become much wider. Although increased cooling rates might decrease nuclei density, it was surprising to see that BADH contents of 2 wt % to 3 wt % were able to accelerate the crystallization of PLLA upon fast cooling at 20 °C/min or even higher cooling rates. Besides, the effect of the final melting temperature on the melt-crystallization process of PLLA was not negligible, the relevant results implied that 190 °C was the optimal blending temperature of PLLA and BADH. Isothermal crystallization showed that, in the best case of the PLLA/3% BADH sample, the half-time of crystallization has a minimum value of 22.9 s at 115 °C. The calculation of frontier molecular orbital energies confirmed that the interaction between PLLA and BADH could form more easily during the melting blend than PLLA itself, indicating that the probable nucleating mechanism was chemical nucleation.

PL

Oceniano wpływ nowo opracowanego organicznego środka zarodkującego – N,N’-bis(benzoilo)dodekanodihydrazydu (BADH) – na krystalizację poli(kwasu L-mlekowego) (PLLA). Wyniki badania nieizotermicznej krystalizacji PLLA wskazują, że dodatek BADH silnie przyspiesza krystalizację w stopie, a zwiększenie ilości BADH w stopionym PLLA skutkuje jego efektywniejszą krystalizacją. Dodatek BADH w takim samym stężeniu opóźnia jednak zimną krystalizację PLLA, pik temperatury krystalizacji poszerza się i przesuwa w kierunku większych wartości temperatury. Chociaż zwiększenie szybkości chłodzenia może zmniejszać gęstość zarodkowania, to dodatek 2–3 % mas. BADH do PLLA w tych warunkach zwiększa szybkość krystalizacji, przy szybkości chłodzenia nawet do 20 °C/min. Wpływ końcowej temperatury topnienia stopu na szybkość krystalizacji był istotny; stwierdzono, że optymalną temperaturą topnienia PLLA z BADH jest 190 °C. Badania kinetyki izotermicznej krystalizacji wykazały, że próbka PLLA/3% BADH charakteryzuje się najmniejszą wartością t 1/2 w temperaturze 115 °C. Obliczenia w programie DMol³ granicznej molekularnej energii orbitalnej potwierdziły, że podczas topienia mieszanki PLLA i BADH łatwiej dochodzi do interakcji niż podczas topienia czystego PLLA, co wskazuje, że prawdopodobnym mechanizmem zarodkowania jest zarodkowanie chemiczne.

Słowa kluczowe

EN

poly(L-lactic acid); nucleation effect; crystallization behavior; dodecanedioic dihydrazide; nucleating mechanism

PL

poli(kwas mlekowy); efekt zarodkowania; przebieg krystalizacji; dihydrazyd dodekanodiowy; mechanizm zarodkowania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 63, nr 11-12
• Strony: 815--820
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Cai Y.-H.

• Chongqing University of Arts and Sciences, Chongqing Key Laboratory of Environmental Materials & Remediation Technologies, Chongqing-402160, P.R. China

autor

Zhao L.-S.

• Chongqing University of Arts and Sciences, Chongqing Key Laboratory of Environmental Materials & Remediation Technologies, Chongqing-402160, P.R. China

Bibliografia

• [1] Moroi A., Okuno M., Kobayashi G. et al.: Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials 2018, 106 (1), 191. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33833
• [2] Yan Y., Sencadas V., Jin T.T. et al.: Journal of Colloid and Interface Science 2017, 508, 87. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.08.033
• [3] Wang L., Lee R.E., Wang G.L. et al.: Chemical Engineering Journal 2017, 327, 1151. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.07.024
• [4] Genovese L., Soccio M., Lotti N. et al.: European Polymer Journal 2017, 95, 289. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.08.001
• [5] Wang Y.H., Shi Y.Y., Dai J. et al.: Polymer International 2013, 62 (6), 957. https://doi.org/10.1002/pi.4383
• [6] Wang Y.H., Xu X.L., Dai J. et al.: RSC Advances 2014, 103 (4), 59 194. http://dx.doi.org/10.1039/C4RA11282B
• [7] Feng Y.Q., Ma P.M., Xu P.W. et al.: International Journal of Biological Macromolecules 2018, 106, 955. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.08.095
• [8] Fan Y.Q., Zhu J., Yan S.F. et al.: Polymer 2015, 67, 63. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.04.062
• [9] Xue B., Guo D., Bao J.J.: Journal of Polymer Engineering 2016, 36 (4), 381.
• [10] Wu T., Tong Y.R., Qiu F. et al.: Polymers for Advanced Technologies 2018, 29, 41. https://doi.org/10.1002/pat.4087
• [11] Teranishi S., Kusumi R., Kimura F. et al.: Chemistry Letters 2017, 46 (6), 830.
• [12] Shi X.W., Dai X., Cao Y. et al.: Industrial & Engineering Chemistry Research 2017, 56 (14), 3887. http://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.6b04204
• [13] Liang Y.Y., Xu J.Z., Liu X.Y. et al.: Polymer 2013, 54 (23), 6479. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2013.09.027
• [14] Shi H., Chen X., Chen W.K. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2017, 134 (16), 44 732. https://doi.org/10.1002/app.44732
• [15] Cai Y.H., Tian L.L., Tang Y.: Polimery 2017, 62, 734. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.734
• [16] Cui L., Wang Y.H., Guo Y. et al.: Polymers for Advanced Technologies 2016, 27 (10), 1301. https://doi.org/10.1002/pat.3795
• [17] Weng M.T., Qiu Z.B.: Thermochimica Acta 2014, 577, 41. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.12.011
• [18] Cai Y.H., Zhao L.S.: E-Polymers 2016, 16 (4), 303. https://doi.org/10.1515/epoly-2016-0052
• [19] Cai Y.H., Zhao L.S., Tian L.L.: Polymer Bulletin 2017, 74 (9), 3751. https://doi.org/10.1007/s00289-017-1923-4
• [20] Li X.X., Yin J.B., Yu Z.Y. et al.: Polymer Composites 2009, 30, 1338. https://doi.org/10.1002/pc.20721
• [21] Jalali A., Huneault M.A., Elkoun S.: Journal of Materials Science 2016, 51 (16), 7768. https://doi.org/10.1007/s10853-016-0059-5
• [22] Saeidlou S., Huneault M.A., Li H., Park C.B.: Progress in Polymer Science 2012, 37, 1657. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.07.005
• [23] Liu G., Zhang X., Wang D.: Advanced Materials 2014, 26, 6905. https://doi.org/10.1002/adma.201305413
• [24] Xiao H.Q., Guo D., Bao J.J.: Journal of Applied Polymer Science 2015, 132 (7), 41 454. https://doi.org/10.1002/app.41454
• [25] Cai Y.H., Yan S.F., Yin J.B. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2011, 121 (3), 1408. https://doi.org/10.1002/app.33633
• [26] Fan Y.Q., Yu Z.Y., Cai Y.H. et al.: Polymer International 2013, 62 (4), 647. https://doi.org/10.1002/pi.4342
• [27] Pan P.P., Liang Z.C., Cao A., Inoue Y.: ACS Applied Materials & Interfaces 2009, 1 (2), 402. http://dx.doi.org/10.1021/am800106f