Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application possibilities and properties of plastic mixtures based on biodegradable polymers

Garbarski Jacek, Fabijański Mariusz

Polish Technical Review

|

2024

|

No. 2

2--8

EN

In this study, an attempt was made to develop generalized conclusions based on previous publications regarding research on the processing possibilities and analysis of the mechanical properties of PLA and TPS polymer mixtures and the possibility of modifying TPS with calcium carbonate. An in-depth analysis of the obtained results turned out to be quite interesting. Further research is necessary to explain the phenomena occurring when mixing two biodegradable polymers, where a certain synergism and the impact of the filler on the polymer matrix are observed.

PL

W niniejszym opracowaniu podjęto próbę opracowania uogólnionych wniosków na podstawie wcześniejszych publikacji dotyczących badań nad możliwością przetwórstwa oraz analizy właściwości mechanicznych mieszanin polimerowych PLA i TPS oraz możliwości modyfikacji TPS węglanem wapnia. Pogłębiona analiza uzyskanych wyników okazała się dosyć intersująca. Konieczne są dalsze badania polegające na wyjaśnieniu zjawisk zachodzących podczas mieszania dwóch polimerów biodegradowalnych, gdzie zaobserwowane pewien synergizm oraz odziaływania napełniacza na osnowę polimerową.

2

Additive manufacturing technology for modern packaging

Domiński Adrian, Duale Khadar, Konieczny Tomasz, Kurcok Piotr, Kowalczuk Marek, Rydz Joanna, Grundmann Alexander, Kaysser Simon T.

Packaging Review

|

2024

|

No. 1

6--15

EN

Appropriate packaging is essential to protect products from external contamination, physical damage or food spoilage. The latest innovations in the packaging industry are mainly limited to the development of new polymeric barrier materials and composite or green, environmentally friendly materials. However, recently, new active, and/or intelligent (smart) packaging is being developed that can extend the shelf life of a product, keep it in good condition and help control the quality of food products. This review presents the latest developments and applications of additive manufacturing in the production of smart food packaging.

PL

Odpowiednie opakowanie jest niezbędne, aby chronić produkty przed zanieczyszczeniami z zewnątrz, uszkodzeniami fizycznymi lub zepsuciem się żywności. Najnowsze osiągnięcia w branży opakowań ograniczają się głównie do opracowania nowych polimerowych materiałów barierowych oraz kompozytowych lub ekologicznych materiałów przyjaznych dla środowiska. Jednak ostatnio opracowywane są nowe opakowania aktywne i/lub inteligentne (smart), które mogą wydłużyć okres przydatności do spożycia produktu, utrzymać go w dobrym stanie i pomóc kontrolować jakość produktów spożywczych. W niniejszym artykule przedstawiono najnowsze osiągnięcia i zastosowania wytwarzania przyrostowego w produkcji inteligentnych opakowań do żywności.

3

Screw Extrusion as a Scalable Technology for Manufacturing Polylactide Composite with Graphene Filler

Kaczor Daniel, Bajer Krzysztof, Raszkowska-Kaczor Aneta, Krasinska Oksana, Domek Grzegorz, Szroeder Paweł

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

226--237

EN

The use of carbon nanomaterials as fillers in the process of obtaining polymer composites by extrusion poses many problems. The high agglomeration ability and low bulk density of carbon nanomaterials do not allow to easy production of composites characterized by very good dispersion of the filler in the polymer matrix, which is required to obtain a high-quality product. The advantage of this type of fillers is that the improvement of the composite properties can be achieved even at a low degree of filling. In this article, we describe a method for obtaining polylactide composites with a nanofiller in the form of graphene nanoplatelets. To overcome the difficulties associated with the use of graphene, we divided the process of obtaining composites into two stages. In the first stage, we made a masterbatch containing 25 wt.% graphene, from which, in the second stage, we obtained target composites containing from 0.1 to 2 wt.% graphene. A twin-screw extruder was used in both stages. The tested filling levels had no significant impact on the recorded processing parameters. The composites obtained by the described method are characterized by good dispersion of graphene. However the graphene agglomerates can be observed in the polymer matrix. Composites were tested by SEM, FTIR, DSC and MFR methods. Mechanical tests such as static tension, three-point bending, impact strength showed that the addition of 0.5 wt% of graphene improves tensile strength by 10 %, Young's modulus by 19 % and both flexural strength and flexural modulus by 15 %. The carbon filler has an impact on crystallization process of the polymer matrix by acting as a nucleating agent.

4

Screw Extrusion as a Scalable Technology for Manufacturing Carbon Nanotube-Filled Polylactide Composites

Kaczor Daniel, Bajer Krzysztof, Raszkowska-Kaczor Aneta, Domek Grzegorz, Schroeder Paweł

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 3

99--110

EN

The bottleneck in the widespread use of carbon multiwall nanotube polymer composites is the lack of manufacturing technology that can be used on an industrial scale. In this article, we describe a two-step composite manufacturing technology based on screw extrusion that produces composites characterizing with good dispersion of carbon nanotube filler in polylactide matrix. The first stage involved the fabrication of highly filled masterbatches of 25 wt% of carbon nanotubes. In the second stage, by screw extrusion of the masterbatch mixture with neat polymer, we obtained homogeneous composites with the target filler concentration. The resulting composites with nanotube content ranging from 0.1 to 2 wt%. Mechanical tests including static tension, tensile strength, tensile modulus, three-point bending and impact strength has shown that optimal concentration of the carbon nanotube filler is ranged between 0.5 and 1 wt%. Samples were examined also by SEM, FTIR-ATR, DSC and MFR methods.

5

Mikroorganizmy jako czynnik zmniejszający zanieczyszczenie środowiska mikroplastikami

Janczak Katarzyna, Mazuryk Alicja, Lisewska Daria, Puszczykowska Natalia, Fiedurek Kacper

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 10

1081--1086

PL

Zanieczyszczenie tworzywami, w tym mikroplastikami, stanowi problem wielu środowisk. W celu opracowania bioproduktu wytypowano mikroorganizmy przyspieszające biodegradację polilaktydu (PLA). Spośród 48 wybrano 6 szczepów bakterii, których aktywność metaboliczna istotnie wzrastała w obecności PLA, powodując zmiany degradacyjne folii. Dodatkowo nie wykazywały one fitotoksyczności wobec rzepaku.

EN

Of the 48 types of bacteria tested for their ability to grow on polylactide (PLA) film, 6 were selected whose metabolic activity significantly increased in the presence of PLA. After 28 days of incubation at 29°C, the growth was assessed according to the degree of surface coverage of the film sample, then the changes in the surface structure were analyzed and the BOD was detd. The mass loss of the PLA sample, carbonyl index and O/C ratio were detd. The anal. of PLA degradation changes indicated the greatest potential of bacterial strains isolated from polymer plastic waste from landfills. Additionally, they did not show phytotoxicity to rapeseed.

6

Biodegradable polymers: polylactide - processing, mechanical properties

Fabijański Mariusz, Garbarski Jacek

Polish Technical Review

|

2023

|

No. 3

9--13

EN

In the paper, a short review of literature concerning obtaining of polylactide (PLA, Polylactic Acid) and its properties was presented. The process of degradation was discussed. In the experimental part, the process of injection was carried out and the evaluation of mechanical properties based on the static stretching and impact strength tests was performed. The obtained results confirm that PLA may be processed in standard machines, without the necessity of their modifying. Values of stretching resistance, elongation at break (after fracture) and impact strength do not deviate from the typical parameters of plastics intended, for example, for packaging.

PL

W artykule przedstawiono krótki przegląd literatury dotyczący otrzymywania profilaktyku (PLA) i jego właściwości. Omówiono proces degradacji. W części doświadczalnej przeprowadzono proces wtrysku oraz dokonano oceny właściwości mechanicznych na podstawie próby statycznego rozciągania i udarności. Uzyskane wyniki potwierdzają, że PLA może być przetwarzany na standardowych maszynach, bez konieczności ich modyfikacji. Wartości wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia przy zerwaniu oraz udarności nie odbiegają od parametrów typowych tworzyw przeznaczonych na przykład na opakowania.

7

Polymer composites for obtaining human anatomic structures

Oleksy Małgorzata, Dynarowicz Klaudia, Aebisher David

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 6

323--329

EN

Composites based on PLA with the addition of 3, 6 and 10 wt% silica, hydroxyapatite and bentonite were obtained by twin-screw extrusion. Maleic anhydride grafted polyethylene was used to enhance interface interactions. The influence of the fillers used on the Charpy impact strength, Rockwell hardness, tensile properties and processing shrinkage was investigated. Test samples were obtained by 3D printing. The highest impact strength and hardness were obtained for the composite containing 10 wt% hydroxyapatite. PLA with 10 wt% hydroxyapatite and 3 wt% bentonite was used to obtain anatomical structures by 3D printing.

PL

Metodą dwuślimakowego wytłaczania otrzymano kompozyty na osnowie PLA z dodatkiem 3, 6 i 10% mas. krzemionki, hydroksyapatytu oraz bentonitu. W celu zwiększenia oddziaływań na granicy faz użyto polietylenu szczepionego bezwodnikiem maleinowym. Zbadano wpływ stosowanych napełniaczy na udarność Charpy’ego, twardość Rockwella, właściwości mechaniczne przy statycznym rozciąganiu oraz skurcz przetwórczy. Próbki do badań otrzymano za pomocą druku 3D. Największą udarność i twardość uzyskano w przypadku kompozytu zawierającego 10% mas. hydroksyapatytu. Do otrzymywania struktur anatomicznych metodą druku 3D zastosowano hybrydowy kompozyt PLA zawierający 10% mas. hydroksyapatytu i 3% mas. bentonitu.

8

Polymer and composite materials used in medicine – an overview

Oleksy Małgorzata, Dynarowicz Klaudia, Aebisher David

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 7-8

363--370

EN

The article is a review of the literature on the use of polymers in medicine as biomaterials. Examples of the preparation of the most commonly used synthetic polymers in medicine, such as: polylactide (PLA), polyglycolide (PGA), polyhydrobutyrate (PHB), polycaprolactone (PCL) are described. The characteristics of ceramic materials: hydroxyapatite (HAp) and tricalcium phosphate (TCP) are also presented in terms of the use of synthetic biodegradable polymers as biofillers. The last part of article is devoted to the functional properties of composites based on PLA with the addition of HAp and TCP.

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczący zastosowania polimerów w medycynie jako biomateriałów. Opisano przykłady otrzymywania najczęściej stosowanych syntetycznych polimerów w medycynie takich jak: polilaktyd (PLA), poliglikolid (PGA), polihydromaślan (PHB), polikaprolakton (PCL). Przedstawiono także charakterystykę materiałów ceramicznych: hydroksyapatytu (HAp) i trójfosforanu wapnia (TCP) pod kontem stosowania jako bionapełniacze syntetycznych biodegradowalnych polimerów. Ostatnia część artykułu jest poświęcona właściwościom użytkowym kompozytów na osnowie PLA z dodatkiem HAp i TCP.

9

Effect of the Surface modification of Cellulose nanofibers on the Mechanical Properties and Disintegrability of Specific PLA/Cellulose Composites

Wietecha Justyna, Kazimierczak Janusz, Jeziorna Agata

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2023

|

Vol. 31, no. 6

15--29

EN

PLA/nanofibrillar cellulose (NFC) composite films were produced by solution casting. Before use, the cellulose fibers were modified with various types of surface active agents – cationic, anionic and non-ionic surfactants. The structure and morphology of samples of the cellulose fillers and composite films with polymer were analyzed by means of scanning electron microscopy and PXRD diffraction. Thermal parameters of the composite films were characterized by differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The tensile strength and elongation at break of the films were evaluated in mechanical tests. The ability to disintegrate of all PLA/NFC composites under composting conditions was also determined and compared.

10

Protein release from different forms of polylactide and alginate composite carriers

Morawska-Chochół Anna

Engineering of Biomaterials

|

2023

|

vol. 26, no. 169

2--10

EN

The development of composite biomaterials constituting both a porous scaffold for filling tissue defects (especially bone tissue) and a carrier of biologically active substances (proteins) is an innovative approach of the presented research. The paper presents the following studies of obtained composites: model protein (bovine serum albumin, BSA) release, changes in microstructure during incubation and bioactive potential in a simulated biological environment (based on scanning electron microscopy with X-ray microanalysis – SEM/EDS – and infrared spectroscopy – FTIR). Three types of composites with a poly(L-lactide) matrix PLLA were investigated. PLA fibres covered with silica-calcium sol, calcium alginate fibres and calcium alginate beads were used as modifiers of the PLA matrix and carriers of protein. Process of releasing albumin proceeded differently depending on the material and form of the carrier. In the case of calcium alginate fibres, almost all protein was released within 14 days. For the remaining materials, this amount was reached after 3 weeks. All tested composites showed bioactive potential connected with apatite precipitation during incubation in a simulated biological environment. However, coating PLA fibres with silica-calcium sol significantly increased this effect. The highest cell viability was observed for a biomaterial modified by calcium alginate beads.

11

Long-term influence of soil environment conditions on the structure and selected properties of PLA packaging

Malinowski Rafał, Musioł Marta, Moraczewski Krzysztof, Krasinskyi Volodymyr, Szymańska Lauren, Bajer Krzysztof

Archives of Environmental Protection

|

2023

|

Vol. 49, no 3

107--114

EN

Studies on packaging made of polylactide (PLA) subjected to long-term influence of soil environment conditions have been presented in this paper. The scientific objective of this study was to determine changes in selected properties of the PLA packaging after long-term incubation in soil. These changes were investigated by scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, and gel permeation chromatography. The structure, thermal properties, and disintegration degree of the packaging after their three-year incubation in soil have been discussed. It was found that the PLA packaging did not disintegrate significantly in the soil environment, and slight changes in their structure and lack of significant changes in thermal properties indicate that the efficiency of their degradation in soil conditions after three years is very low. This was mainly due to inadequate temperatures in the soil. It was also found (based on the results of scanning electron microscopy and gel permeation chromatography) that initiation of the biodegradation process took place and that this process is much faster than in the case of conventional non-biodegradable polymers. The results are confirmation that materials obtained of various biodegradable polymers (not only PLA) should be biodegradable only under strictly defined conditions, allocated to a specific type of polymer, i.e. those in which they are easily and quickly biodegradable.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań opakowań otrzymanych z polilaktydu (PLA), które poddane zostały długotrwałemu oddziaływaniu warunków środowiska glebowego. Celem naukowym badań było określenie zmian wybranych właściwości opakowań z PLA po długotrwałej inkubacji w glebie. Zmiany te badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, różnicowej kalorymetrii skaningowej, analizy termograwimetrycznej, a także chromatografii żelowej. Dokonano analizy struktury, właściwości cieplnych oraz stopnia dezintegracji opakowań po trzyletniej inkubacji w glebie. Stwierdzono, że opakowania wytworzone z PLA nie ulegały znacznemu rozpadowi w środowisku glebowym, a niewielkie zmiany obserwowane w ich strukturze i brak istotnych zmian właściwości cieplnych wskazują, że efektywność ich degradacji w warunkach glebowych po trzech latach jest bardzo niska. Było to spowodowane głównie niedostateczną temperaturą w glebie. Stwierdzono również (na podstawie wyników skaningowej mikroskopii elektronowej i chromatografii żelowej), że miała miejsce inicjacja procesu biodegradacji, a także, że proces ten jest znacznie szybszy niż w przypadku klasycznych polimerów niebiodegradowalnych. Otrzymane rezultaty badań wskazują na to, że materiały wytwarzane różnych rodzajów polimerów biodegradowalnych (nie tylko PLA) powinny być poddawane procesowi biodegradacji wyłącznie w ściśle określonych warunkach, dedykowanych dla danego rodzaju polimeru, tzn. takich w których łatwo i szybko ulegną one rozkładowi biologicznemu.

12

Flax pomace as a substitute for wood raw material in lignocellulosic composite technology

Lipska Karolina, Goławski Sebastisn

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2023

|

No. 123

86--95

EN

Flax pomace as a substitute for wood raw material in lignocellulosic composite technology. In the present study, composites made from flax seed pomace and PE, PP, PLA and modified starch were subjected quality parameter tests. Density, modulus of rapture (MOR), and modulus of elasticity (MOE) were examined, as well as water absorption and swelling to thickness after 2h and 24 h soaking in water, wettability and surface roughness. Addition of flax to different polymers caused significant changes of parameters but the level of influence of the addition varied between polymers. Although the characteristics of the produced biocomposites have been shown to be in general inferior to pure polymers, efforts should be made to improve these characteristics. Agri-food waste products can be a valuable raw material for the production of new type of biomaterials.

PL

Wytłoki lniane jako substytut surowca drzewnego w technologii kompozytów lingocelulozowych. Kompozyty wykonane z wytłoków z nasion lnu oraz HDPE, PP, PLA i skrobi poddano testom parametrów jakościowych. Zbadano gęstość, wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości, a także nasiąkliwość, zwilżalność i chropowatość powierzchni. Dodatek lnu do różnych polimerów spowodował znaczące zmiany parametrów, ale poziom wpływu dodatku różnił się między polimerami. Chociaż wykazano, że parametry jakościowe wytworzonych biokompozytów są niższe od czystych polimerów, należy podjąć wysiłki w celu poprawy tych właściwości. Produkty uboczne z przetwórstwa rolno-spożywczego mogą być cennym surowcem do produkcji nowych przyjaznych dla środowiska materiałów.

13

Corn pomace as a substitute for wood raw material in lignocellulosic composite technology

Lipska Karolina, Ufnowski Paweł

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2023

|

No. 123

109--117

EN

Corn pomace as a substitute for wood raw material in lignocellulosic composite technology. Composites made from polymers PE, PP, PLA and modified starch with addition of corn pomace were produced and subjected quality parameters test. There were examined such parameters as: density, static bending strenght and modulus of elasticity and also water absorption and thickness swelling after 2 h and 24 h soaking in water, wettability and surface roughness. In general, the addition of corn pomace to polymers caused changes of parameters and through comparing parameters of different composites and control samples it was possible to indicate corn composite variants that occurs to have similar properties to pure polymer samples. Waste products should be seriously considered as a valuable substitute of wood raw material, but characteristics of composites should be improved through further research.

PL

Wytłoki kukurydziane jako substytut surowca drzewnego w technologii kompozytów lingocelulozowych. Wytworzono kompozyty z polimerów HDPE, PP, PLA oraz skrobi modyfikowanej z dodatkiem wytłoków ziaren kukurydzianych i poddano je badaniom parametrów jakościowych. Zbadano takie parametry jak: gęstość, wytrzymałość na zginanie statyczne i moduł sprężystości, a także spęcznienie na grubość oraz nasiąkliwość po 2 i 24 godzinach moczenia w wodzie, zwilżalność i chropowatość powierzchni. Dodatek wytłoków kukurydzianych do polimerów spowodował zmiany parametrów, a poprzez porównanie parametrów różnych kompozytów i próbek kontrolnych możliwe było wskazanie wariantów kompozytów zawierających wytłoki kukurydziane, które mają podobne właściwości do próbek czystego polimeru. Pozostałości produkcyjne przemysłu rolno-spożywczego powinny być brane pod uwagę jako wartościowy substytut surowca drzewnego, jednak parametry ich wytwarzania powinny być zoptymalizowane czemu służyć będą dalsze badania.

14

The influence of Material Extrusion process parameters on the porosity and mechanical properties of PLA products for medical applications

Rusińska Małgorzata, Gruber Piotr, Ziółkowski Grzegorz, Łabowska Magdalena, Wilińska Karolina, Szymczyk-Ziółkowska Patrycja

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2023

|

Vol. 25, no. 3

EN

The study addresses the growing need for personalized medicine and cost-effective manufacturing by investigating additive manufacturing (AM). It employs the Design of Experiments (DOE) to explore how fused filament fabrication (FFF) parameters affect porosity and mechanical properties of medical-grade polylactide (PLA) samples.

15

Wpływ wielokrotnego przetwarzania na właściwości wytrzymałościowe mieszaniny polilaktyd/polistyren

Fabijański Mariusz

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 1

65--68

PL

Polilaktyd (PLA), polistyren (PS) oraz ich 3 mieszaniny zawierające je w ilości odpowiednio 25/75, 50/50 i 75/25% mas. poddano pięciokrotnej obróbce we wtryskarce ślimakowej. Właściwości mechaniczne materiałów oceniano po każdym procesie wtrysku. W przypadku PLA zmiana właściwości w zależności od krotności przetwarzania była mniejsza niż w przypadku PS. Wraz ze spadkiem zawartości PS w mieszaninie różnice w wydłużeniu przy zerwaniu w zależności od krotności obróbki były mniejsze. Zaobserwowano spadek udarności wszystkich materiałów po każdej kolejnej obróbce.

EN

Polylactide (PLA) and polystyrene (PS) as well as 3 mixts. contg. them in amts. of 25/75, 50/50 and 75/25% by mass, resp., were processed five times in a screw injection molding machine. The mech. properties of the materials were assessed after each injection process. The changes in PLA properties depending on the processing multiplicity were smaller than for PS. A decrease in the impact strength of all materials after each subsequent processing was obsd.

16

Thermal and physico-mechanical properties of biodegradable materials based on polyhydroxyalkanoates

Semeniuk Igor, Kochubei Viktoria, Karpenko Elena, Melnyk Yuri, Skorokhoda Volodymyr, Semenyuk Natalia

Polimery

|

2022

|

Vol. 67, nr 11-12

561--566

EN

Thermal and physico-mechanical properties of polyhydroxyalkanoates of Rhodococcus erythropolis Au-1, Pseudomonas sp. PS-17, Azotobacter vinelandii N-15 and polyhydroxybutyrate/polylactide (PHB/PLA) blends were investigated. The addition 5 wt% PLA improved PHB properties, such as thermal resistance and stiffness. However, higher PLA content led to a decrease in thermal stability, while increasing elongation. PHB/PLA blends are recommended as packaging materials for food, agricultural and pharmaceutical products.

PL

Zbadano właściwości termiczne i fizykomechaniczne polihydroksyalkanianów Rhodococcus erythropolis Au-1, Pseudomonas sp. PS-17, Azotobacter vinelandii N-15 oraz mieszaniny PHB/PLA. Dodatek 5% mas. PLA poprawił właściwości PHB, takie jak odporność termiczna i sztywność. Jednak przy większej zawartości PLA nastąpiło zmniejszenie stabilności termicznej, przy jednoczesnym zwiększeniu wydłużenia. Mieszaniny PHB/PLA są zalecane jako materiały opakowaniowe produktów spożywczych, rolniczych i farmaceutycznych.

17

Kompozyty na osnowie polilaktydu wzmacniane włóknem bazaltowym z dodatkiem antybakteryjnych nanocząstek do zastosowań biomedycznych

Rusin-Żurek Karina, Kuciel Stanisław

Inżynieria Materiałowa

|

2022

|

Vol. 43, nr 3

26--31

PL

W pracy oceniono wpływ dodatku włókien bazaltowych oraz antybakteryjnych nanocząstek metali, nanotlenku miedzi (CuO) i nanotlenku cynku (ZnO) na właściwości wytrzymałościowe, a także wpływ degradacji hydrolitycznej na spadek właściwości wytrzymałościowych kompozytów wytworzonych metodą wtryskiwania na osnowie polilaktydu. W celu przeprowadzenia badań wytworzono 9 kompozycji z zawartością 5 i 15% mas. włókien bazaltowych oraz 2-proc. dodatkiem nanocząstek metali. Dodatkowo każdy z kompozytów posiadał 2% dodatku kompatybilizatora - promotora mieszalności. W celu oceny właściwości wytrzymałościowych kompozyty zostały poddane próbom rozciągania, zginania oraz udarności. Przeprowadzono także degradację hydrolityczną w roztworze soli fizjologicznej w temp. 40°C. Wykonano również mikrofotografie SEM na przełomach po rozciąganiu w celu oceny efektów wzmocnienia oraz stopnia homogenizacji. Wyniki badań wykazały, że dodatek włókien bazaltowych zwiększył wytrzymałość na rozciąganie i zginanie, a także zwiększył sztywność kompozycji. W warunkach degradacji hydrolitycznej po 7 tygodniach nastąpił znaczący 30-50-proc. spadek wytrzymałości i sztywności materiałów. Dodatek antybakteryjnych nanocząstek tlenków metali zmniejszył właściwości wytrzymałościowe. Na zdjęciach z mikroskopii elektronowej po rozciąganiu kompozytów z dodatkiem nanocząstek tlenku cynku zaobserwowano przełomy kruche z obszarami silnie rozwiniętymi. Na zdjęciach SEM kompozytów z dodatkiem nanotlenku miedzi wyraźniej obserwowane były powierzchnie ugrupowań krystalicznych z włóknami bazaltowymi w osnowie. Wytworzone kompozyty z włóknem bazaltowym i antybakteryjnymi nanocząstkami metali mogą poprawić właściwości użytkowe wtryskiwanych elementów do zastosowań biomedycznych.

EN

The study assessed the effect of the addition of basalt fibers and antibacterial metal nanoparticles, copper nanoxide (CuO) and zinc nanoxide (ZnO), on the strength properties and influence of hydrolytic degradation on the decrease strength properties of composites produced by injection molding based on a polylactide (PLA). In order to carry out the research, 9 compositions were prepared with the 5 and 15% by mass basalt fibers (BF) content and 2% addition of metal nanoparticles. Additionally, each of the composites had a 2% addition of a compatibilizer - a miscibility promoter. In order to assess the strength properties, the composites were subjected to a tensile, bending and impact tests. Hydrolytic degradation was performered in physiological saline solution at 40°C. SEM micrographs of samples breakthroughs were taken to assess the effects of enhancement and the homogenization. The test results showed that the addition of BF increased the tensile and bending strength, and also increased the stiffness of the composition. After 7 weeks of hydrolytic degradation there was a significant 30-50% decrease in the strength and stiffness of the materials. The addition of antimicrobial metal oxide nanoparticles decreases the strength properties. In the SEM photos after tensile tests the composites with the addition of ZnO nanoparticles, it could be observed cleavage fractures with areas of strong developed. The SEM photos of composites with the addition of CuO show more clearly the surfaces crystalline groups with BF in the matrix. The produced composites with BF and antibacterial metal nanoparticles can improve the functional properties of the injected elements for biomedical applications.

18

Polylactide-based composite materials for 3D printing and medical applications - the effect of basalt and silicon dioxide addition

Pyza Maciej, Brzezińska Natalia, Kulińska Karolina, Gabor Jadwiga, Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof, Garczyk-Mundała Żaneta, Adebesin Kayode, Swinarew Andrzej

Engineering of Biomaterials

|

2022

|

vol. 25, no. 166

29--39

EN

Polymers are compounds that play a key role in the development of many fields of science, including emergency medicine. Currently, there are increasing requirements for biomedical polymers in terms of producing lighter and more ecological equipment. To meet these requirements, a composite material was developed: polylactide (PLA) with the addition of modifiers - basalt and silicon dioxide (SiO2). PLA was chosen as a biodegradable polymer that naturally decomposes in the environment. This is very important, regarding a large number of single-use materials made of microplastics polluting the environment. The samples were made by additive 3D printing and then immersed in swimming pool water, chlorine solution, and distilled water. FTIR analysis showed the influence of the environment on the intensity and shift of PLA absorption bands. Microscopic analysis provided information on surface morphology, roughness, and potential defects. Tribological and micromechanical tests showed that the additions of basalt and silica to the PLA material influenced the morphological structure and the average area of the wear trace, volumetric wear, and average coefficient of friction. In the presence of chlorine solution, distilled water, and pool water under real conditions, the SiO2 addition made the PLA material more resistant to abrasion, as compared to the basalt addition. However, additives did not significantly affect the PLA material hardness, and the samples with basalt turned out to be more resistant to deformation.

19

Mechanical Properties of Polylactide Matrix Composite Reinforced with Long Maize Stalk Fibers

Łączny Daniel, Macko Marek, Moraczewski Krzysztof

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 1

104--112

EN

The aim of presented study was to investigate the effect of using long rotation maize stalk fibers as filler on the mechanical and thermomechanical properties of an injection molded biocomposite with a polylactide matrix using different fiber percentages. To evaluate the effect of maize stalk particle reinforcement on the PLA matrix, the mechanical properties of the biocomposites including tensile strength, tensile modulus, relative strain at maximum stress, strain at break, stress at break and Charpy unnotched impact strength were determined. From a mechanical point of view, the best fiber content was at 15% as it caused the least reduction in strain at break, stress at break, and strain at maximum stress relative to the polylactide matrix.

20

Influence of extruder plasticizing systems on the selected properties of pla/graphite composite

Kaczor Daniel, Bajer Krzysztof, Domek Grzegorz, Madajski Piotr, Raszkowska-Kaczor Aneta, Szroeder Paweł

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 4

316--324

EN

Twin-screw extrusion is a crucial method for the direct inserting of carbon micro- and nanomaterials into a polymer matrix using a dry procedure. The study aimed to determine the influence of the parameters of the twin-screw extruder plasticizing system on the dispersion homogeneity and distribution of graphite filler in the polylactide polymer matrix and overall quality of the composite. As a filler, a graphite micropowder with a 5 μm lateral size of platelets was used at concentration of 1 wt.%. Three configurations of screws with different mixing intensity and various types segments were considered in the extrusion experiments. Morphology and chemical structure of the obtained composites were examined using scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy – attenuated total reflectance (FTIR-ATR) and Raman spectroscopy. Differential scanning calorimetry (DSC) and melting flow rate measurements (MFR) were used to asses thermal and rheological properties of the composites. Samples of the polylactide/graphite composites were also subjected to mechanical tests. The results show that the selection of the mechanical parameters of twin-screw extruder plasticizing system plays a key role in the preparation of the homogeneous PLA/graphite composites. Incorrect selection of the screw geometry results in poor mixing quality and a significant deterioration of the mechanical and thermal properties of the composites. Optimised mixing and extrusion parameters can be the starting point for the design of efficient twin-screw extruder plasticizing system for fabrication of PLA composites with carbon nanotube and graphene fillers.