Effects of blow molding ratio on mechanical properties of polylactide nanocomposite films

• Autorzy: Żenkiewicz M. , Richert J. , Różański A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stopnia rozdmuchania na właściwości mechaniczne nanokompozytowych folii polilaktydowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of the investigations of the effect of blow-up ratio of nanocomposite poly(lactic acid) (PLA) films on the mechanical properties determined under static tension are discussed. Investigated films contain additives in the form of a montmorillonite (MMT) nanofiller (LC sample) or MMT and poly(methyl methacrylate) (PMMA) as a modifier (LCM sample) or MMT and poly(ethylene glycol) (PEG) as a plasticizer (LCG sample). Using the X-ray diffraction (XRD) method, it was found that the screw shape of the co-rotating twin-screw extruder, applied to prepare a granulated nanocomposite, significantly influenced the dispersion of MMT within the PLA matrix. The PLA film containing the additives and subjected to a proper extrusion blow molding have better mechanical properties as compared to those of a neat PLA (L sample) film. These properties were found to be the best when the blow-up ratio (R) of the nanocomposite films was equal to 4. The images obtained by means of the transmission electron microscopy (TEM) confirmed that ordering of the MMT platelets within the PLA matrix occurred during the film blowing, which induced an improvement in the film mechanical properties. The presented results prove usefulness of the extrusion blow molding as a method of manufacturing nanocomposite films based on the PLA matrix.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu stopnia rozdmuchania nanokompozytowych folii polilaktydowych (PLA) na właściwości mechaniczne wyznaczane podczas próby statycznego rozciągania. Badane folie zawierały dodatki w postaci: nanonapełniacza montmorillonitowego (MMT) (próbka LC), MMT i modyfikatora, którym był poli(metakrylan metylu) (PMMA) (próbka LCM), MMT i poli(glikolu etylenowego) (PEG), spełniającego rolę plastyfikatora (próbka LCG) (tabela 1). Metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) stwierdzono istotny wpływ kształtu ślimaków wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej (rys. 1), stosowanych do wytworzenia granulatu nanokompozytowego, na rozproszenie MMT w osnowie PLA (rys. 2-4). Wykazano również, że folia PLA, zawierająca wymienione składniki dodatkowe i odpowiednio rozdmuchana podczas wytłaczania, ma właściwości mechaniczne znacznie lepsze niż folia PLA bez dodatków (próbka L) (rys. 5-7, tabela 2). W przypadku badanych folii nanokompozytowych właściwości mechaniczne były najlepsze, gdy stosowano stopień rozdmuchania R = 4 (tabela 3 i 4). Metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) potwierdzono tezę, że podczas rozdmuchiwania folii następuje uporządkowanie ułożenia płytek MMT w osnowie PLA, co ma wpływ na poprawę jej właściwości mechanicznych (rys. 8 i 9). Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły przydatność wytłaczania z rozdmuchiwaniem, jako metody wytwarzania folii nanokompozytowych o osnowie z PLA, charakteryzujących się korzystnymi właściwościami mechanicznymi.

Słowa kluczowe

EN

poly(lactic acid); nanocomposites; montmorillonite; blown film; mechanical properties

PL

polilaktyd; nanokompozyty; montmorillonit; folia rozdmuchiwana; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 55, nr 11-12
• Strony: 869--876
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Żenkiewicz M.

autor

Richert J.

autor

Różański A.

• Kazimierz Wielki University, Department of Materials Engineering, ul. Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz, Poland,

Bibliografia

• 1. Khademhosseini A., LangnerR.: Chem. Eng. Progr. 2006, 102, 38.
• 2. „Functional Materials” (Eds. Geckeler K. E., Rosenberg E.), American Scientific Publishers, Stevenson Ranch 2006.
• 3. Feng S.-S., Mei L., Anitha P., Can C. W., Zhou W.: Biomaterials 2009, 30, 3297.
• 4. „Polymer nanocomposites” (Eds. Mai Y. W., Yu Z. Z.), Woodhead Publishing Limited, Cambridge 2006.
• 5. Bordes P., Pollet E., Averous L.: Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 125.
• 6. Choudalakis G., Gotsis A. D.: Eur. Polym. J. 2009, 45, 967.
• 7. de Azeredo H. M. C.: Food Res. M. 2009, 42, 1240.
• 8. Van de Velde K., Kiekens P.: Polym. Test. 2002, 21, 433.
• 9. Gupta A. P., Kumar V.: Polym. Sci. 2007, 43, 4053.
• 10. Garlotta D.: J. Polym. Envir. 2001, 9, 63.
• 11. Piorkowska E., Kuliński Z., Gadzinowska K.: Polimery 2009, 54, 83.
• 12. Oyama H. T.: Polymer 2009, 50, 747.
• 13. Lim L.-T., Auras R., Rubino M.: Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 820.
• 14. Żenkiewicz M., Richert J.: Polym. Test. 2009, 28, 412.
• 15. Godshall D., Wilkes D., Krishnaswamy R. K., Sukhadia A. M.: Polymer 2003, 44, 5397.
• 16. Miinstedt H., Steffi T., Malmberg A.: Rheol. Acta 2005, 45, 14.
• 17. Min K. D., Kim M. Y, Choi K.-Y, Heung J., Lee S.-G.: Polym. J. Bull. 2006, 57, 101.
• 18. Gołębiewski J., Różański A., Dzwonkowski J., Gałęski A.; Eur. Polym. J. 2008, 44, 270.
• 19. Lotti C., Isaac C. S., Branciforti M. C., Alves R. M. V., Liberman S., Bretas R. E. S.: Eur. Polym.J. 2008, 44,1346.
• 20. Mirzadeh A., Kokabi M.: Eur. Polym. J. 2007, 43, 3757.
• 21. Cole K. C., Perrin Sarazin F., Dorval Douville G.: Macromol. Symp. 2005, 230, 1.
• 22. Thellen C., Orroth C., Froio D., Ziegler D., Lucciarini J, Farrell R., D’Souza N. A., Ratto J. A.: Polymer 2005, 46, 11716
• 23. Fujimori A., Ninomiya N., Masuko T.: Polym. Adv. Technol. 2008, 19, 1735.
• 24. Richert J., Żenkiewicz M.: „The effect of the shape of the screws of the extruder on permeability of polylactide composites for water vapour, oxygen and carbon dioxide” in: „Polymers and Constructional Composites” (Ed. Wróbel G.), Logos Press, Cieszyn 2009, pp. 86-96.
• 25. Twin screw extruder BTSK 20/40D. Operating instruction, Bühler GmbH, Braunschweig 2004.
• 26. Bourbigot S., Fontaine G., Bellayer S., Delobel R.: Polym. Test. 2008, 27, 2.
• 27. Borse N. K., Kamal M. R.: Polym. Eng. Sci. 2009, 49, 641.
• 28. Ellis T. S.: Polymer 2003, 44, 6443.
• 29. Wu T., Xie T., Yang G.: Appl. Clay Sci. 2009, 45, 105.