Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal and mechanical properties of poly(L-lactic acid) nucleated with N,N’-bis(phenyl) 1,4-naphthalenedicarboxylic acid dihydrazide

Zhao Li-Sha, Qiao Jun, Chen Wei, Cai Yan-Hua

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 4

234--244

EN

The modified poly(L-lactic acid) (PLLA) with different contents (0.5−3 wt %) of N,N’-bis(phenyl) 1,4-naphthalenedicarboxylic acid dihydrazide (NAPH) were prepared to evaluate effects of NAPH on melt-crystallization behavior (DSC), thermal degradation (TGA) and mechanical properties of PLLA. The melt-crystallization results demonstrated that NAPH as a heterogeneous organic nucleating agent enhanced crystallization ability of PLLA in cooling, and PLLA/1%NAPH had the best crystallization ability because of the highest onset crystallization temperature and the sharpest melt-crystallization peak. However, melt-crystallization behavior also depended on the cooling rate and final melting temperature, overall, a relative slow cooling rate and low final melting temperature were beneficial for crystallization of PLLA. The cold-crystallization results indicated that NAPH had an inhibition for cold-crystallization process of PLLA, and the cold-crystallization peak shifted towards lower temperature and became wider with an increase of NAPH concentration. The different melting behaviors of PLLA/NAPH after melt-crystallization and isothermal-crystallization efficiently reflected the accelerating role of NAPH for PLLA crystallization; the double melting peaks formed in heating were thought to result from melting-recrystallization, as well as that a higher crystallization temperature could cause melting peak to appear in higher temperature regions and possess larger melting enthalpy. A comparative analysis on thermal degradation in air illustrated that the addition of NAPH accelerated decomposition of PLLA, but a decrease of onset decomposition temperature was inhibited by the probable interaction of PLLA with NAPH. Moreover, the tensile test showed that NAPH decreased tensile modulus and elongation at break of PLLA, whereas PLLA with low concentration of NAPH had higher tensile strength than pure PLLA.

PL

Poli(kwas L-mlekowy) (PLLA) modyfikowano dodatkiem 0,5−3 % mas. dihydrazydu kwasu N,N’-bis(fenylo) 1,4-naftalenodikarboksylowego (NAPH). Zbadano wpływ NAPH na topnienie i krystalizację (DSC), degradację termiczną (TGA) i właściwości mechaniczne PLLA. Analiza procesu krystalizacji ze stanu stopionego modyfikowanego PLLA wykazała, że NAPH, jako heterogeniczny organiczny środek zarodkujący, zwiększał zdolność do krystalizacji PLLA podczas chłodzenia, a próbka PLLA/1% NAPH charakteryzowała się najwyższą temperaturą początku krystalizacji i najostrzejszym pikiem krystalizacji ze stanu stopionego. Przebieg procesu krystalizacji zależał również od szybkości chłodzenia i końcowej temperatury topnienia próbki. Względnie mała szybkość chłodzenia i niska końcowa temperatura topnienia były korzystne dla procesu krystalizacji PLLA. Analiza procesu zimnej krystalizacji wskazała, że obecność NAPH hamowała zimną krystalizację PLLA, jej pik przesuwała w kierunku niższych wartości temperatury, a wraz ze wzrostem stężenia NAPH pik stawał się szerszy. Różny przebieg procesów topnienia PLLA/NAPH po krystalizacji ze stanu stopionego i krystalizacji izotermicznej odzwierciedla przyspieszającą rolę NAPH w krystalizacji PLLA. Autorzy uważają, że podwójne piki topnienia powstające podczas ogrzewania wynikają z zachodzącego procesu topnienia-rekrystalizacji, a także, że wyższa temperatura krystalizacji może być przyczyną pojawienia się piku topnienia w obszarach wyższej temperatury i zwiększenia entalpii topnienia. Analiza porównawcza rozkładu termicznego w atmosferze powietrza wykazała, że dodatek NAPH przyspieszył rozkład PLLA, ale prawdopodobne oddziaływanie PLLA z NAPH wpłynęło na zmniejszenie temperatury początku rozkładu. Ponadto, dodatek większej ilości NAPH spowodował zmniejszenie modułu sprężystości przy rozciąganiu i wydłużenia przy zerwaniu PLLA, jednak PLLA zawierający niewielką ilość NAPH wykazywał większą wytrzymałość na rozciąganie niż niemodyfikowany PLLA.

2

Crystallization and melting behavior of poly(L-lactic acid) modified with salicyloyl hydrazide derivative

Cai Y.-H., Tian L., Tang Y.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 10

734--742

EN

This work evaluated the influence of a novel organic nucleating agent, salicyloyl hydrazide derivative (BS), on the crystallization and melting behavior of poly(L-lactic acid) (PLLA). Differential scanning calorimetry revealed that the incorporation of BS (0.2 to 3 wt %) significantly promoted the crystallization of PLLA on cooling at 1 °C/min. At BS content of 1.5 wt % in PLLA matrix, the highest effectiveness of crystallization process was observed, this result was further demonstrated by X-ray diffraction analysis of non-isothermal crystallization behavior at different cooling rate and measurements after isothermal crystallization. X-ray diffraction studies showed also that the addition of BS did not change the crystalline structure of PLLA. Based on the effect of the predetermined melting temperature on the crystallization behavior of PLLA/BS, the optimum process temperature of 190 °C was found. The comparative study on the melting behavior of PLLA/BS composite under different conditions (cooling rate, melting temperature) also confirmed the ability of BS to promote the nucleation of PLLA crystallization. The crystallization of PLLA/BS composite depends on the concentration of BS additive, crystallization temperature and time as well as heating rate.

PL

Badano wpływ nowego organicznego czynnika nukleującego, salicyloilowej pochodnej hydrazydu (BS), na krystalizację i topnienie poli(kwasu L-mlekowego) (PLLA). Na podstawie badań metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej stwierdzono, że wprowadzenie dodatku BS (0,2–3,0 % mas.) wyraźnie promuje krystalizację PLLA w warunkach chłodzenia z szybkością 1 °C/min. Zawartość 1,5 % mas. BS w osnowie PLLA przyczyniała się do zwiększenia efektywności procesu krystalizacji, co potwierdziły wyniki badań metodą dyfrakcji rentgenowskiej krystalizacji nieizotermicznej w warunkach zmiennej szybkości chłodzenia oraz krystalizacji izotermicznej. Ponadto badania te wykazały, że dodatek BS do PLLA nie zmienia struktury krystalicznej poli(kwasu L-mlekowego). Na podstawie wpływu ustalonych warunków topnienia na przebieg krystalizacji PLLA/BS stwierdzono też, że optymalna temperatura tego procesu wynosi 190 °C. Badania porównawcze topnienia kompozytu PLLA/BS w różnych warunkach (szybkości chłodzenia, temperatury topnienia) również wskazują na zdolność BS do zarodkowania krystalizacji PLLA. Stwierdzono, że krystalizacja kompozytu PLLA/BS zależy od stężenia dodatku BS, temperatury krystalizacji, czasu krystalizacji i szybkości ogrzewania próbki.

3

Evaluation of the effect of N,N’-bis(1H-benzotriazole) dodecanedioic acid acethydrazide on poly(L-lactic acid)

Zhang Y. H., Zhao L.-S., Cai Y.-H.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 11-12

773--779

EN

A serious disadvantage of poly(L-lactic acid) (PLLA) is its poor crystallization properties. In the present work, a novel type of organic nucleating agent – N,N’-bis(1H-benzotriazole) dodecanedioic acid acethydrazide (DA) – was synthesized and then applied in PLLA crystallization studies. The thermal performance, including non-isothermal crystallization, melting behavior, and thermal stability of the PLLA/DA blend, was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). In non-isothermal crystallization, DA exhibited excellent nucleating and accelerating effects for the crystallization of PLLA since the relevant characterization parameters, including the onset crystallization temperature, non-isothermal crystallization enthalpy, etc., increased. Besides, it was found that an increase in the adjusted final melting temperature in the range from 180 °C to 220 °C led to an enhancement of the PLLA crystallization. DSC measurements under different conditions showed that crystallization temperature, crystallization time, rate, and DA content could affect the melting behavior. According to TGA measurements, all PLLA/DA samples revealed a higher thermal decomposition temperature than neat PLLA. Most probably, the observed behavior results from a strong interaction between PLLA and DA.

PL

Poważną wadą poli(kwasu L-mlekowego) (PLLA) w licznych zastosowaniach jest jego mała zdolność do krystalizacji. W niniejszej pracy otrzymano N,N'-bis(1H-benzotriazolo)acetohydrazyd kwasu dodekanodiowego (DA), a następnie zastosowano go do modyfikacji PLLA. Metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oraz analizy termograwimetrycznej (TGA) badano przebieg nieizotermicznej krystalizacji, temperaturę topnienia i temperaturę krystalizacji oraz stabilność termiczną kompozytów PLLA/DA z udziałem różnej ilości DA (0,5–3,0 % mas.). Na podstawie oznaczanych: temperatury początku krystalizacji oraz entalpii topnienia w procesie nieizotermicznej krystalizacji otrzymywanych kompozytów stwierdzono wyjątkowy nukleujący i przyspieszający krystalizację PLLA wpływ dodatku DA. Zwiększenie końcowej temperatury topnienia do wartości z przedziału 180–220 °C poprawiło zdolność PLLA do krystalizacji. Metodą pomiarów DSC wykonanych w różnych warunkach wykazano, że temperatura krystalizacji, czas krystalizacji, jej szybkość oraz zawartość dodatku DA w kompozycie wpływa na przebieg procesu jego topnienia. Na podstawie badań TGA stwierdzono, że wszystkie otrzymane próbki PLLA/DA wykazują większą odporność termiczną niż czysty PLLA – ulegają rozkładowi termicznemu w wyższej temperaturze, co prawdopodobnie wynika zsilniejszych oddziaływań pomiędzy makrocząsteczkami PLLA i DA.

4

The interaction of poly(L-lactic acid) and the nucleating agent N,N'-bis(benzoyl) suberic acid dihydrazide

Cai Y.-H., Zhao L.-S.

Polimery

|

2015

|

T. 60, nr 11-12

693--699

EN

Since N,N'-bis(benzoyl) suberic acid dihydrazide [NA(S)] acts as a powerful nucleating agent for poly(L-lactic acid) (PLLA), it is necessary to study the nucleation mechanism of NA(S) in the crystallization of PLLA. The interaction between PLLA and NA(S) was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA) and temperature-dependent Raman spectroscopy. The results from FT-IR and temperature-dependent Raman spectroscopy showed that a hydrogen bond between the C=O of PLLA and the N-H of NA(S) was formed. The TGA also indicated the existence of an intense interaction between PLLA and NA(S), resulting in the potent nucleation ability of NA(S) for PLLA. Molecular dynamics simulations (MDS) were employed to simulate the interaction of PLLA on the NA(S) surface. The simulation results further confirmed the hydrogen bond between PLLA and NA(S). The MDS study also analyzed the interaction energy between PLLA and NA(S). The MDS results can be used to select the proper nucleating agents and design novel organic nucleating agents.

PL

Zbadano mechanizm zarodkowania przy użyciu N,N'-bis(benzoilo)dihydrazydu kwasu suberynowego [NA(S)] w procesie krystalizacji poli(kwasu L-mlekowego) (PLLA). Interakcje między cząsteczkami PLLA i NA(S) oceniano na podstawie spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera, analizy termograwimetrycznej oraz widm Ramana, rejestrowanych w różnej temperaturze. Stwierdzono, że pomiędzy tlenem z grupy C=O w łańcuchu PLLA a wodorem z grupy N-H obecnej w NA(S) tworzą się wiązania wodorowe. Analiza TGA wykazała, że ww. intensywne interakcje są wynikiem dużej zdolności NA(S) do zarodkowania krystalizacji PLLA. Do zbadania oddziaływań na powierzchni NA(S) zastosowano także symulacje metodą dynamiki molekularnej (MDS), które potwierdziły występowanie wiązań wodorowych PLLA/NA(S). Metodą MDS określono też energię interakcji (technika MDS może być wykorzystana przy wyborze środka zarodkującego odpowiedniego dla danego układu).

5

Effect of modified calcium carbonate on the thermal and mechanical properties of biodegradable poly(L-lactic acid)

Cai Y.-H., Zhang Y.-H., Zhao L.-S.

Polimery

|

2015

|

T. 60, nr 2

95--99

EN

Modified calcite CaCO3 (M-CaCO3) was synthesized from calcium nitrate, sodium carbonate, ethylene diamine tetraacetic acid and sodium dodecyl sulfate. Then, poly(L-lactic acid) (PLLA)/ M-CaCO3 composites were fabricated using melt blending and hot-press forming technologies. The effect of M-CaCO3 on the thermal and mechanical performance of PLLA was investigated. The results showed that the crystallization temperature and M-CaCO3 content significantly affected the crystallization of PLLA but the effect of M-CaCO3 on the crystallization of PLLA was very complicated. Compared to neat PLLA, 1 % M-CaCO3 decreased the t1/2 from 3999.4 s to 342.7 s at 100 °C. The melt index measurements indicated that a small amount of M-CaCO3 could block the fluidity of PLLA. However, the addition of a high content M-CaCO3 increased the fluidity of PLLA. The results of tensile strengths and elongation at break of PLLA/M-CaCO3 composites showed that both M-CaCO3 content and defective modification CaCO3 affected the mechanical performance of the PLLA/M-CaCO 3composites.

PL

Z zastosowaniem azotanu wapnia, węglanu sodu, kwasu etylenodiaminotetraoctowego idodecylosiarczanu sodu syntezowano modyfikowany kalcyt (M-CaCO3), a następnie mieszając składniki wstanie stopionym wytwarzano kompozyty poli(kwas L-mlekowy)/M-CaCO3. Badano zależność właściwości termicznych i mechanicznych wytworzonych kompozytów (z matrycą polilaktydową) od zawartości M-CaCO3.Wykazano, że istotny wpływ na krystalizację PLLA wywiera temperatura oraz zawartość modyfikowanego kalcytu. W temperaturze 100 °C czas połowicznej krystalizacji (t1/2) kompozytu z udziałem 1 % M-CaCO3 znacznie się zmniejszył (342,7 s) w porównaniu do wartość t1/2 czystego PLLA (3999,4 s). Pomiar masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) dowodzi, że dodatek modyfikowanego kalcytu (powyżej 3 %) do matrycy polilaktydowej wpływa na zwiększenie wartości MFR. Wyniki wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu kompozytów PLLA/M-CaCO3 wykazały, że zarówno zawartość węglanu wapnia, jak i jego modyfikacja wpływają na wytrzymałość mechaniczną wytworzonych kompozytów PLLA/M-CaCO3.