Environment friendly polymeric materials - identification of their biodegradability on base of thermomechanical coupling phenomenon

• Autorzy: Pieczyska E. A. , Gadaj S. P. , Nowacki W. K. , Kowalczuk M.

Warianty tytułu

PL

Polimery przyjazne środowisku - identyfikacja ich biodegradawalności na podstawie efektów sprzężeń termomechanicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Environment friendly polymeric materials were investigated using an infrared camera in order to identify the relationship between their structure and properties including biodegradability. The experimental technique, based on the thermomechanical coupling phenomenon, was applied to investigation of polymers. Three samples of biodegradable polymers, i.e. the reference one and the modified two, were subjected to tensile and relaxation tests, according to a special program. The temperature changes were measured by a contact less method and related to mechanical characteristics. In the modified material, the temperature decrease, related to the thermoelastic effect, was observed in almost the whole range of the tensile tests. It means that the deformation does not exceed the limit of elasticity, and next, highelasticity - the stage of polymer deformation that follows the elasticity. The temperature measurements seem to be a useful tool for the investigation of biodegradable polymers: thermal characteristics may define a material according to its fragility related to biodegrability.

PL

W pracy badano charakterystyki mechaniczne oraz efekty sprzężeń termomechanicznych w biodegradawalnych polimerach. Trzy rodzaje próbek polimeru, tzn. materiał odniesienia oraz modyfikowany w kierunku podwyższonej biodegradawalności, poddano badaniom rozciągania oraz badaniom relaksacyjnym. Temperaturę deformowanych próbek mierzono w sposób bezstykowy za pomocą kamery termowizyjnej. Stwierdzono, że odkształceniu materiału modyfikowanego aż do zerwania towarzyszy spadek temperatury zwany efektem termosprężystym. Oznacza to, że deformacja nie przekracza zakresu sprężystego i tzw. wysokoelastycznego, nieliniowego chociaż odwracalnego etapu występującego w procesie odkształcania polimerów. Pomiar temperatury może być przydatny do badań tych polimerów - charakterystyki temperaturowe pozwalają zidentyfikować kruchość materiału związaną z jego biodegradawalnością.

Słowa kluczowe

EN

biodegradable polymers; tension test; mechanical characteristics; thermo-mechanical coupling; thermoelastic effect

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 42 nr 4
• Strony: 805--816
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Pieczyska E. A.

• Department of Mechanics of Materials and Biomechanics, Institute of Fundamental Technological

autor

Gadaj S. P.

• Department of Mechanics of Materials and Biomechanics, Institute of Fundamental Technological

autor

Nowacki W. K.

• Department of Mechanics of Materials and Biomechanics, Institute of Fundamental Technological

autor

Kowalczuk M.

• Polish Academy of Sciences, Centre of Polymer Chemistry, Zabrze

Bibliografia

• 1. Abe H., Doi Y., Satkowski I., Noda M., 1994, Miscibility and morphology of blends of isotactic and atactic poly (3-hydroxybutyrate), Macromolecules, 27, 5-54
• 2. Beghi G.M., Bottani C.E., Caglioti G., 1986, Irreversible thermodynamics of metals under stress, Res Mechanica, 19, 365-379
• 3. Bever M.B., Holt D.L., Titchener A.L., 1973, The Stored Energy of Cold Work, Progress in Materials Science, 17, Pergamon, New York
• 4. Chrysochoos A., Martin G., 1989, Tensile test microcalorimetry for thermomechanical behavior law analysis, Mater. Sci. Eng., A108, 25-32
• 5. Gadaj S.P., Gu´elin P., Nowacki W.K., 1999, Thermomechanical coupling during cyclic deformation of polyamide material, Proc. Third Int. Congr. on Thermal Stresses, Cracow, Poland, 661-664
• 6. Pieczyska E., 1999, Thermoelastic effect in austenitic steel referred to its hardening, J. Theor. Appl. Mech., 2, 37, 349-368
• 7. Pieczyska E.A., Gadaj S.P., 1997, Thermoelastic effect during tensile cyclic deformation, Eng. Trans., 45, 2, 295-303
• 8. Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., 1999, Evolution of thermoelastic and thermoplastic effects in an austenitic steel subjected to consecutive deformation, Proc. 7th Int. Symp.- Plasticity’99, Cancun, Mexico, 79-82
• 9. Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., 2002a, Thermoelastic and thermoplastic effects investigated in steel, polyamide and shape memory alloys, Proc. of SPIE, Thermosense XXIV, Orlando, USA, 479-487
• 10. Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., 2002b, Temperature changes in polyamide subjected to tensile deformation; Infrared Physics and Technology, 43, 3-5, 183-186
• 11. Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., 2002c, Thermomechanical study of cycling, relaxation and creep sequences in polymers, Proc. 68th Eurotherm Seminar: Quantitative Infrared Thermography 6, QIRT’2002, Dubrownik, Croatia, 192-196
• 12. Scandola M., Focarete M.L., Adamus G., Sikorska W., Baranowska I., Swierczek S., Gnatowski M., Kowalczuk M., Jedlinski Z., 1997, Polymer blends of natural poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) and a synthetic atactic poly (3-hydroxybutyrate). Characterization and biodegradation studies, Macromolecules, 30, 2568-2574
• 13. Taylor G.I., Quinney H., 1934, The latent energy remaining in a metal after cold working, Proc. Roy. Soc., London, 143A, 307-326
• 14. Thomson W., (Lord Kelvin), 1857, Quart. J. Pure and Appl. Math., 1, 57; Math. Phys. Papers, Cambridge, 1, 291