ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
FREITAS, Igor Cândido De [1], SOARES, Bluma Guenther [2], CORDEIRO, Elisangela Pereira [3]
FREITAS, Igor Cândido De. SOARES, Bluma Guenther. CORDEIRO, Elisangela Pereira. Разработка нового полимера на основе PP и PLA. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Год 05, эд. 10, Вол. 17, стр. 137-157. Октябрь 2020 года. ISSN: 2448-0959, Ссылка доступа: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/инженерно-химический/нового-полимера
СВОДКА
Смеси, содержащие полипропилен, используются в промышленном секторе в качестве материала для сумок, стульев, предметов домашнего обихода и даже могут использоваться в аккумуляторах сотовых телефонов. Интерес к созданию этого материала обусловлен его низкой плотностью по сравнению с более распространенными материалами, такими как железо и керамика, в дополнение к его хорошей коррозионной стойкости и разумным механическим свойствам в средах без высоких температур и давления. Чтобы разнообразить механические и вязкие свойства, были использованы различные типы полимеров, такие как молочная поликислота, которая имеет полезные свойства для вторичной переработки, такие как разложение. Это сложная задача – контролировать правильную пропорцию и использовать добавки и пластификаторы для управления желаемыми свойствами. Методами, используемыми для измерения свойств смесей полипропилена и полимолочной кислоты с различными типами добавок, добавок, улучшающих совместимость, и пластификаторов, были DMA, TGA, испытания на растяжение, DSC и реологические испытания в соответствии со стандартами ASTM. Результаты были многообещающими: наблюдались различные механические и вязкостные свойства смеси PP / PLA / PP-g-MA / D в различных пропорциях. Таким образом, можно сделать вывод, что различные продукты имеют различное применение в отрасли.
Ключевые слова: полипропилен, молочно-полиацидный, смеси, эпоксидное льняное масло.
1. ВСТУПЛЕНИЕ
Приготовление смесей полимеров, то есть смесей полимеров, становится все более сложной задачей из-за сложности совместимости между полимерами. Согласно Utracki (1989) компатибилизация зависит, среди прочего, от кристаллической структуры, химической связи, конфигурации, присутствующих фаз. Согласно Groeninckx (2006), материалы многофазных смесей сильно зависят от двух параметров: контроля границы раздела фаз и контроля морфологии.
По данным Utracki (1989), полимерные смеси составляют около 36% по весу общего потребления полимера. Есть много связанных с этим преимуществ, таких как:
i) обеспечить материалы желаемыми свойствами по самой низкой цене;
ii) понимание и повышение эффективности проектирования;
iii) улучшить специфические свойства, такие как устойчивость к воздействию или устойчивость растворителя;
iv) обеспечить альтернативы рециркуляции и другим средствам повторного использования.
Возможность принести пользу производителю;
i) повышение процессообразности, единообразного продукта и сокращения лома;
ii) быстрые изменения в формулировке;
iii) гибкость растений и высокая производительность;
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперименты проводились в лаборатории профессора Bluma Guenther Soares, расположенной в Институте Макромолекуле (IMA), Ilha do Governador, Rio de Janeiro.
2.1.1 ПОЛИПРОПИЛЕН (PP)
Предоставлено Braskem®, код CP442XP (кополимер гетерофазы пропана и этина со средним индексом текучести). Спецификации в таблице 1.
Таблица 1: Спецификации PP.
| Метод ASTM | единица | Значения | |
| Индекс текучести (230°C/2,16 кг) | D 1238 | г/10 мин | 6,0 |
| Температура размягчения Vicat на уровне 10 N | D 1525 | °C | 145 |
| Удлинение во стоке | D 638 | % | 7 |
| плотность | D 792 | г/cm³ | 0,895 |
Источник: Braskem®
2.1.2 ЛАКТИЧЕСКАЯ ПОЛЯЦИДНАЯ (PLA)
Предоставлено Natureworks LLC, INGEO 2003D (термопластичная смола, полученная из возобновляемых ресурсов). Спецификации в таблице 2.
Таблица 2: Свойства PLA.
| метод испытаний | единица | ценность | |
| Плотность / специфическая гравитация | ASTM D792 | г/см3 | 1,24 |
| Индекс текучести (230 градусов по Цельсию/2,16 кг) | ASTM D1238 | г / 10 мин | 6,0 |
| сетка | – | – | L96-H |
| Д-изомер | – | % | 4 |
| Средний вес Моляр массы | – | г/мол | 114317 |
Источник: Natureworks LLC
2.1.3 ПОЛИПРОПИЛЕН, НА ГРАФИКИРОВАННЫЙ С ПОМОЩЬЮ АНГИДРИДА МУЖСКОГО ПОЛА (PP-G-MA)
Поставляется Crompton, код Polybond® 3200. Технические характеристики в таблице 3.
Таблица 3: Характеристики PP-g-MA
| единица | ценность | |
| Индекс текучести (190°C/2,16 кг) | г/10 мин | 115 |
| Малейский ангидрид | % (масса) | 1 |
| температура плавления | ºC | 157 |
Источник: Crompton
2.1.4 DRAPEX 8.5
Награжден INBRA INDÚSTRIAS QUÍMICAS LTDA. Спецификации в таблице 4.
Таблица 4: Особенности Drapex 8.5.
| метод испытаний | единица | ценность | |
| плотность | – | г/см3 | 1,025 |
| Фульгор Пойнт | – | ºC | 460 |
| вязкость | – | cP | 300 |
| Индекс эпоксидной смолы | 1.10-Q | г O/100 г мин. | 8,3 |
| Индекс кислотности | 1.3-Q | мг KOH/g макс. | 1,5 |
Источник: INBRA INDÚSTRIAS QUÍMICAS LTDA
2.2 РЕАКТИВНОЕ СМЕШИВАНИЕ В BRABENDER
2.2.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА
Образцы были помещены в теплицу с температурой 60 ºC для сушки влаги в течение приблизительно 12 часов. Затем правильно взвешивали и смешивали в соответствии с долей phr на основе литературы, Таблица 5 (PLOYPETCHARA et al., 2014).
Таблица 5: Пропорция смесей.
| образец | PP (phr) | PLA (phr) | PP-g-MA (phr) | D (phr) |
| PP | 100 | – | – | – |
| PLA | – | 100 | – | – |
| PP/PLA | 50 | 50 | – | – |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 5 |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 10 |
| PP/PLA/PP-g-MA | 50 | 50 | 3 | – |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 5 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 10 |
2.2.2 СМЕШИВАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ
Проводится в BRABENDER GmbH & Co KG ®. При температуре 190 ºC, скорости вращения 60 об / мин, геометрии roller, коэффициенте заполнения 0,75, объеме купола 55 см³ и среднем времени обработки 8 минут.
2.3 ОБРАБОТКА ШЛИФОВАНИЯ
После измельчения после реактивного смешивания в BRABENDER, используя нож мельницу MARCONI ®, среднее вращение которой составило 850 об/мин, его размер был уменьшен до гранулометрии 15-25μm по данным производителя мельницы, затем они были заключены и помечены.
2.4 ПАРАМЕТРЫ ВПРЫСКА
2.4.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Образцы были помещены в теплицу при 60 ºC в течение приблизительно 12 часов для сушки.
На этом этапе был использован мини-инжектор Thermo Electron Corporation’s HAAKE. MiniJet, для производства шести образцов, после ASTM D-440 и D-638 стандартов, первый для испытания DMA и второй для тяги, чтобы сделать тип V испытательных образцов.
- Температура 190º цилиндра;
- Давление впрыска 450 Бар в течение пяти секунд в форме;
- 250 Bar-рок;
- Температура плесени около 25 º C;
- Время, используемое для плавления материала в цилиндр, составило 5 минут.
2.5 НАЖАТИЕ
На этом этапе материал, полученный в результате измельчения, использовался для дела дисков диаметром 25 мм и толщиной 1 мм, предназначенных для реологии. Производство 4 дисков было сделано для каждого из алюминиевых форм с помощью машины Carver Laboratory Press. Параметры и последовательность обработки, перечисленные ниже:
- Базовая температура 190 ºC,
- Давление 2,5 kN в течение одной минуты для выполнения дегазации и смягчения воздействия газов.
- 3 минуты при 5 kN.
- Плесень убрали и положили в холодный пресс на 4 минуты.
2.6 ОРЕОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕСТ
2.6.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА
Испытание на реологию проводили на установке Discovery Hybrid Rheometer, модуль HR-1, с использованием дисков, изготовленных на этапе прессования, вставленных в нижнюю пластину параллельной геометрии диаметром 25 мм и нагретых в атмосфере азота до тех пор, пока она не могла течь.
2.6.2 ПАРАМЕТРЫ ТЕСТА
Были использованы два типа сканирований, деформация и частота, в первом диапазон деформации был 0,1-100% с частотой фиксированной на 1 Hz для проверки диапазона вязкоего режима, а во втором частота колебалась от 0,1-100 Hz с деформацией фиксированной на 1%, в обоих случаях изотермальная температура 190ºC и разрыв между пластинами 1000 µm. Другие параметры можно наблюдать в приложении 1 в соответствии со стандартом ASTM: D 4440 – 01.
2.7 ПРОВЕДЕНИЕ ТЯГОВОГО ТЕСТА
2.7.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА
Образцы, произведенные на стадии впрыска, типа V в соответствии с ASTM D638, машина была скорректирована с расстоянием между сцеплением 25,4 мм и скорость перемещения 5 мм.мин-1, без использования датчика напряжения.
2.7.2 РАБОТА ИСПЫТАНИЙ И ПАРАМЕТРОВ
Используемая машина представляла собой модель EMIC DL-3000, параметры испытаний были основаны на стандарте ASTM D638. Модуль Young рассчитывался путем выбора двух точек внутри резинки.
2.8 КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В DSC
2.8.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Испытания DSC проводились на DSC 204 F1 Phoenix® машине с заранее определенным эталонным банком. При подготовке контейнера отверстия просверлялись в глиноземных крышках, направление изнутри, масса образцов была 10 ± 0,5 мг, а их соответствующие тигли находились в диапазоне 40 ± 5 мг, затем помещались внутрь машины.
2.8.2 ПАРАМЕТРЫ ТЕСТА
Операционные шаги, перечисленные в приложении. Второе отопление и второе охлаждение со скоростью 10ºC/min были использованы, следуя стандарту ASTM E793 – 06, таблица 5. Степень кристалла (Xc) была рассчитана с помощью Уравнение (1). Поток азота, используемый для охлаждения, указывается как P2 и PG в мл/мин. Степень кристалла (Xc) была рассчитана с помощью Уравнение (1):
ΔHm и ΔHcc – энтальпии плавления смеси и холодной кристаллизации PLA соответственно; ∆Hm0– теоретическая энтальпия плавления 100% кристаллического полипропилена, которая эквивалентна (ΔHm.PP = 138,0 J / g); и Φ – массовая доля (PLA + PP) в смеси.
Таблица 5
2.9 АНАЛИЗ ДЕГРАДАЦИИ В TGA
2.10 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
В этом тесте использовалась машина TA Instruments Q50, использовались измельченные образцы примерно 10 ± 2 мг.
2.11 ПАРАМЕТРЫ
Диапазон анализа составлял от 25 до 700 ° C со скоростью 20 ° C / мин. Время тестирования составило 6 часов. Параметры соответствуют стандарту ASTM E1131.
2.12 ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В DMA
2.13 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Образцы прямоугольной формы, произведенные в инъекциях, были разрезаны до 35 мм.
2.14 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
Используемая машина была TA instruments DMA Q800. Диапазон анализа составлял от -50 ºC до 150 ºC со скоростью 3 °C / мин в атмосфере азота 40 мл / мин и частотой 1Hz, в соответствии со стандартами ASTM D4065, D4440 и D5279.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 ПОЛИМЕРНАЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
Рисунок 1 : Возможные взаимодействия между компонентами
Из-за реактивной смеси, Есть много взаимодействий между полимерами. Вероятное взаимодействие между полимерами может быть улики на рисунке 1. (ZANJANIJAM; HAKIMAZIZI, 2016).
В (1) можно наблюдать связывание PP с PP-g-MA естественным образом и в цепочке; Однако в (2) ангидридная группа PP-g-MA разрывается из-за взаимодействия с гидроксилом PLA, и, таким образом, возникает связь, характеризующаяся эфиром; Тогда как в (3) есть водородные связи между Drapex и PLA. Другая реакция, которая может происходить в (3), – это разрыв эпоксидного кольца пластификатора и связывание непосредственно с цепью PLA (AL-MULLA et al., 2010).
3.2 ТЕСТ ТЯГИ
Таблица 6:Сравнение смесей в напряженном тесте
| образец | Максимальное напряжение (MPa) | Def. Макс. (%) | модуль. Эластичность (MPa) | Удлинение при разрыве (%) |
| PP (100) | 23,79 ± 0.59 | 8,33 ± 0,75 | 951,92 ± 50,23 | 1233,33 ± 20,18 |
| PLA (100) | 50,60 ± 3,73 | 5,07 ± 0,72 | 2307,75 ± 105,76 | 16,19 ± 3,14 |
| PP/PLA (50/50) | 33,31 ± 0,85 | 5,33 ± 0,49 | 1444 ± 148,2 | 31,24 ± 5,23 |
| PP/PLA/D (50/50/5) | 21,00 ± 0,88 | 5,1 ± 0,46 | 1248 ± 74,39 | 42,18 ± 3,56 |
| PP/PLA/D (50/50/10) | 18,44 ± 0,57 | 4,54 ± 0,14 | 1273 ± 52,41 | 89,46 ± 4,12 |
| PP/PLA/PP-g-MA (50/50/3) | 34,02 ± 1,78 | 5,11 ± 0,23 | 1577 ± 73,32 | 21,16 ± 7,05 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D (50/50/3/5) | 25,01 ± 1,19 | 4,74 ± 0,34 | 1424 ± 131,29 | 35,07 ± 2,14 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D (50/50/3/10) | 19,95 ± 0,46 | 4,92 ± 0,45 | 1200 ± 97,32 | 58,14 ± 4,81 |
Источник: Автор; Origin.
График 1: Сравнительный тест на протягов
В испытании на растяжение, График 1, образцы с 10% Drapex 8.5 показали большее удлинение до разрыва по сравнению с другими, например, образец, содержащий PP-g-MA / D (3/10 phr), достиг удлинения 57%, прежде чем разрушение, в то время как для других это значение составляло до 30%, максимальное напряжение, таблица 7, было выше в образцах с PP-g-MA, около 23 MPa, что доказывает совместимость и реакцию ангидридной группы PP-g-MA с PP и PLA, оставляя материал прочным.
График 2: Сравнение удлинения (Лево) и модуль упругости (право).
Также можно заскомить, что произошло снижение модулы эластичности материалов с пластификатором, что может привести к хорошей гибкости материала. Тем не менее, самые большие модули были для тех, кто PP-G-MA получать модуль в диапазоне 1500 MPa. Увеличение коэффициента эластичности делает материал твердый и устойчивый, но хрупкий к воздействию (PLOYPETCHARA et al., 2014).
3.3 РЕОЛОГИЯ
График 3: Сравнение комплексной вязкости смесей
Рисунок 4: Сравнение модуля хранения (Лево ) и модуля потерь (право)
На Графике 3 снижение комплексной вязкости с увеличением процентного содержания Drapex 8.5 в смесях PP / PLA / D вызвано действием пластификатора, увеличивающего гибкость цепи, что доказывает его эффективность. Однако для смесей PP / PLA / PP-g-MA / D наблюдалось увеличение комплексной вязкости, которое могло быть вызвано взаимодействием боковой группы PP-g-MA с эпоксидной группой Drapex и вместе с PLA, соединяющимся с PP (PLOYPETCHARA et al., 2014).
Для модуля хранения, Графике 4, смеси PP/PLA/PP-g-MA/D представили самые высокие значения, доказывающие взаимодействие между Drapex 8.5 и другими полимерами в результате хорошей совместимости. Не отражается в напряженном тесте, потому что тест выполняется с определенной частотой и температурой. Модуль потери, График 4, получил увеличение, вероятно, вызванное гибкостью цепи, облегчая вращение (PLOYPETCHARA et al., 2014).
3.4 DSC
График 5: DSC для второго нагрева (Лево ) и охлаждения (право)
Таблица 7: Параметры кристаллизации фазы PP, слитой в смеси (2-е охлаждение).
| код | PP
(phr) |
PLA
(phr) |
PP-g-MA
(phr) |
D
(phr) |
ΔHc
(J.g-1) |
Tc
(ºC) |
| PP | 100 | – | – | – | 21,27 | 109,5 |
| PLA | – | 100 | – | – | – | – |
| PP/PLA | 50 | 50 | – | – | 39,31 | 109,1 |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 5 | 9,22 | 115,4 |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 10 | 29,83 | 110,1 |
| PP/PLA/PP-g-MA | 50 | 50 | 3 | – | 32,40 | 113,7 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 5 | 32,44 | 114,2 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 10 | 36,01 | 115,1 |
Источник: Машина DSC 204 F1 Phoenix®
Таблица 8 😛 холодной кристаллизации тайной PLA фазы в смеси (2-е отопление).
| код | PP
(phr) |
PLA
(phr) |
PP-g-MA
(phr) |
D
(phr) |
ΔHcc
(J.g-1) |
Tcc
(ºC) |
| PP | 100 | – | – | – | – | – |
| PLA | – | 100 | – | – | 26,46 | 109,2 |
| PP/PLA | 50 | 50 | – | – | 10,82 | 108,8 |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 5 | – | – |
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 10 | – | – |
| PP/PLA/PP-g-MA | 50 | 50 | 3 | – | 11,56 | 112,0 |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 5 | – | – |
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 10 | – | – |
Источник: Машина DSC 204 F1 Phoenix®
Таблица 9: Данные DSC смеси PLA-PP и чистых компонентов
| код | PP
(phr) |
PLA
(phr) |
PP-g-MA
(phr) |
D
(phr) |
Tg
(°C) |
Tm (°C) | ΔHm (J.g-1) | χc
(%) |
||
| PP | 100 | – | – | – | – | 166,0 | 21,27 | 15,4 | ||
| PLA | – | 100 | – | – | 51,1 | 153,0 | 28,03 | 1,7 | ||
| PP/PLA | 50 | 50 | – | – | 55,3 | 167,1 | 51.0 | 29,1 | ||
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 5 | 47,6 | 162,0 | 10,23 | 7,4 | ||
| PP/PLA/D | 50 | 50 | – | 10 | 46,5 | 155,9 | 34,38 | 24,9 | ||
| PP/PLA/PP-g-MA | 50 | 50 | 3 | – | 55,5 | 159,3 | 52,19 | 29,5 | ||
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 5 | 50,4 | 159,5 | 40,76 | 29,5 | ||
| PP/PLA/PP-g-MA/D | 50 | 50 | 3 | 10 | 47,9 | 168,9 | 39,86 | 28,9 | ||
Источник: Машина DSC 204 F1 Phoenix®
График 5, образцы с наличием только Drapex привели к отсутствию кристаллического пика, который в соответствии с теоретической функцией пластификатора, что делает цепь более гибкой, что делает холодную кристаллизацию невозможной.
Существовал появление двух пиков в диапазоне плавления, этот эффект, вызванный холодной кристаллизации PLA после Tg, наличие двух типов кристаллов (морфологическая альфа и холодная кристаллизация бета) путем разложения цепи (FERNANDES et al., 1999).
В тесте DSC для второго охлаждения, График 5, образцы с Drapex показали снижение температуры кристаллизации и стекловидного перехода вместе с пиками холодной кристаллизации, что доказывает, что пластификатор взаимодействовал с PP-g-MA и цепями PP.
Второе сканирование нагрева было использовано для определения степени кристаллической.
Энтальпия плавления (ΔHm) смеси, таблица 9, относится к общей области температуры плавления, включая PLA и PP. Для расчета кристалличности по уравнению (1) использовались следующие критерии:
(i) смесь состоит из PP/PLA (50/50) (wt%) и, как PP составляет 50% по массе смеси и степень кристаллизации чистого PP выше, чем у PLA,
(ii) Теоретическая ΔH, которая использовалась в расчетах, была таковой для PP (ΔHm.PP = 138,0 J / g);
(iii) объемная фракция, рассмотренная при расчете, составила 1 (связанная со смесью 100%);
(iv) Xc(%) является степень кристаллизации смеси PLA/PP.
Образцы PLA продемонстрировали пик холодной кристаллизации и появление двойного пика плавления, который можно отнести к таянию оригинальных кристаллов и кристаллов, образоваваемых в результате холодной кристаллизации. (LINGSPRUIELL, 2006).
3.5 TGA
График 7: Сравнительная диаграмма TGA для различных смесей
Таблица 10: Сравнение данных TGA
| Параметры | ||||
| материал | On Set (ºC) | TMD (º C) | T 50% (º C) | 1-й остаток (%) |
| PP PLA (50/50) | 357,21 | 384,89 | 388,98 | 36,35 |
| PP PLA D (50/50/5) | 355,80 | 382,31 | 385,00 | 36,96 |
| PP PLA D (50/50/10) | 341,00 | 373,12 | 384,04 | 41,57 |
| PP PLA PP-g-MA (50/50/3) | 363,20 | 384,70 | 388,60 | 37,49 |
| PP PLA PP-g-MA D (50/50/3/5) | 360,06 | 384,25 | 387,03 | 37,00 |
| PP PLA PP-g-MA D (50/50/3/10) | 352,65 | 379,12 | 383,20 | 41,02 |
Источник: TA Analysis и автор
В тесте TGA образец PP / PLA / D 50/50/10, таблица 10 и график 7, показал раннее затухание кривой по сравнению с другими с заданной температурой 341 ° C из-за эффекта пластификатора. Однако смесь PP / PLA / PP-g-MA была той, у которой начало потери массы было отложено до установленной температуры ± 363 ° C (INSTRUMENTALS, 2018).
TMD – это максимальная пиковая температура производного, можно видеть, что она связана с деградацией PLA, поскольку она подвержена термическим изменениям, чем PP. Смеси, которые получили самые высокие значения для этого параметра, были PP / PLA, PP / PLA / PP-g-MA и PP / PLA / PP-g-MA / D, 384,89, 384,70 и 384,25 соответственно (INSTRUMENTALS, 2018). .
Процент первого остатка является первой производной массы по температуре, то есть PLA , поскольку он имеет тенденцию быть разлагаемым, вероятно, сначала разлагается, а затем представляет 2-ю производную, которая, скорее всего, будет иметь оставшуюся массу PP, PP-g-MA и пластификатора (INSTRUMENTALS, 2018).
3.6 DMA
График 8: Сравнение касательно дельты для различных смесей
Таблица 11: Сравнительные данные DMA
| смесь | E’ On set (ºC) | Tan delta (ºC) |
| PP | -8,45 | – 12,87 |
| PLA | 57,89 | 66,95 |
| PP PLA 50 50 | 56,87 | 64,66 |
| PP PLA D 50 50 5 | 56,33 | 62,34 |
| PP PLA D 50 50 10 | 50,5 | 58,66 |
| PP PLA PP-g-MA 50 50 3 | 63 | 70 |
| PP PLA PP-g-MA D 50 50 3 5 | 53 | 60,34 |
| PP PLA PP-g-MA D 50 50 3 10 | 51,05 | 58,64 |
Источник: Автор
В тесте DMA, Графики 8 и Таблица 11, модуль хранения был выше для смеси PP/PLA/D (50/50/5), которые, возможно, были вызваны взаимодействием группы эпоксидной смолы в Drapex с PLA/PP-g-MA, что делает материал более жестким, в то время как увеличение с 5 до 10 phr уменьшает этот эффект. Однако материалы имеют только стабильный модуль E’ до того как 50ºC, после этого эффект пластификатора заставляет его быстро деградировать. (INSTRUMENTALS, 2018).
Для значений Tan δ можно сказать, что материал претерпел снижение температуры стеклования, доказывая пластифицирующий эффект, увеличивая гибкость цепи, тогда как PP / PLA и PP / PLA / PP-g-MA получили более высокие значения Tan δ, поскольку вызывают эффект связей между PP-g-MA Drapex и PLA, делая материал более прочным и, следовательно, менее гибким (INSTRUMENTALS, 2018).
3.7 MEV
Рисунок 2: a) PP/PLA/D (50/50/5); б) PP/PLA/D (50/50/10); c) PP/PLA/PP-g-MA/D (50/50/3/5); г) PP/PLA/PP-g-MA/D (50/50/3/10); 3000X Увеличить
Большое количество PLA можно наблюдать в образцах a и c, рисунок 2, в белых круговых модулях, что свидетельствует о полном несоблюдении.
С другой стороны, образцы b и d круглой формы из PLA были смягчены, и область стала более плоской, что свидетельствует о повышении совместимости с увеличением Drapex. Так что была совместимость (CHOUDHARY et al., 2011).
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Смесь PP с PLA и PP-g-MA была многообещающей, реологические анализы показали диверсифицированные результаты для разнообразных пропорций смеси.
Увеличилось количество модулей хранения, т.е. большее механическое поглощение с использованием Drapex 8.5, а также увеличилось его гибкость, что может быть доказано в сокращении стекловидного перехода, замеченного в анализе DMA и в модуле потери реологии. Этот материал может быть использован при использовании полиэтиленовых пакетов. Это облегчает рециркуляцию, имея менее жесткую вязкость.
Материал стал более жестким для смесей без пластификатора. Тем не менее, полезно для производства посуды, таких как столовые приборы, стулья, среди других.
Полученный полимер получил хорошие тепловые свойства, стабильные до 350 ºC, что является терпимым параметром для бразильского климата.
Повышенная совместимость была улики в MEV с сокращением круговых интерфейсов PLA в домене. В анализах DSC , смягчение пиков кристаллизации холода показало идеальную совместимость полимеров. Кристаллическая скорость оставалась неизменной для смесей с PP-g-MA, PP, PLA и D, показывая еще раз эффект совместимости.
Предложение для будущей работы будет осуществлять нагрузку CNT на полимер и наблюдать за его поведением.
5. РЕКОМЕНДАЦИИ
AL-MULLA, E. et al., “Properties of epoxidized palm oil plasticized polytlactic acid.” Journal of Materials Science. v. 45, n. 7, p. 1942-1946, 2010
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D4065-12: Standard Practice for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: Determination and Report of Procedures. West Conshohocken, PA. ASTM International, 2012.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D4440-15: Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties Melt Rheology. West Conshohocken, PA. ASTM International, 2015.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D638-14: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. West Conshohocken, PA. ASTM International, 2014.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E1131-08: Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry. West Conshohocken, PA. ASTM International, 2014.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E793-06: Standard Test Method for Enthalpies of Fusion and Crystallization by Differential Scanning Calorimetry. West Conshohocken, PA. ASTM International, 2018
CHOUDHARY, P., et al., “Poly(L-lactide)/polypropylene blends: Evaluation of mechanical, thermal, and morphological characteristics.” Journal of Applied Polymer Science, v. 121, n. 6, p. 3223-3237, 2011.
FERNANDES, N., et al., “Thermal decomposition of some chemotherapic substances.” Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 10, n. 6, p. 459-462, 1999.
INSTRUMENTALS, T., Universal Analysis. 2. ed. New Castle: TA Instruments, 2018.
LING, X., SPRUIELL, J., “Analysis of the complex thermal behavior of poly (L-lactic acid) film. II. Samples crystallized from the melt.” Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, v. 44, n. 23, p. 3378-3391, 2006
PLOYPETCHARA, N., et al., “Blend of Polypropylene/Poly (lactic acid) for Medical Packaging Application: Physicochemical, Thermal, Mechanical, and Barrier Properties.” Energy Procedia, v. 56, p. 201-210, 2014.
UTRACKI, L., Polymer alloys and blends, 2 ed., München: Hanser, 1990.
ZANJANIJAM, A., HAKIM, S., AZIZI, H., 2016, “Morphological, dynamic mechanical, rheological and impact strength properties of the PP/PVB blends: the effect of waste PVB as a toughener.” RSC Advances, v. 6, n. 50, p. 44673-44686, 2016.
ВЛОЖЕНИЕ
Список сокращений и сокращений
Учреждение
IMA – Институт Макромолекулы;
COPPE- Alberto Luiz Coimbra Институт исследований и инженерных исследований;
Методы
DMA – Dynamic Mechanical Analysis; Механический динамический анализ.
DSC – Differential scanning calorimetry; Дифференциальная исследовательская калорийетрия;
DTGA – Differential thermal gravimetric analysis; Первый производный от кривой TGA.
TGA – Thermogravimetric analysis; Термогравиметрический анализ;
Параметры
∆G – Гиббс свободной энергии изменения;
∆H – Вариация Enthalpy;
∆S – Вариация энтропии;
IPN – межпетьентратическая полимерная сеть;
Phr – per hundred of resin– часть на сто смол.
T – Абсолютная температура;
Tan – Тангент
Tc – Температура кристаллизации;
Tg – Температура перехода стекла;
Tm – Температура плавления.
Полимеры
CNT- Carbon nanotubes; Углеродные нанотрубки.
D – Drapex 8.5 ® – Эпоксидное масло;
PLA – Лактический полиацид;
PP – полипропилен;
PP-g-MA – полипропилен, модифицированный с помощью мужского ангидрида;
PS – Полистирол.
[1] Инженер по материалам UFRJ.
[2] Консультантом. Кандидат полимерных наук и технологий. Степень магистра химии. Степень химика.
[3] Со-советник. Кандидат технических наук по высшей программе в области металлургического и материалового машиностроения. Степень магистра полимерной науки и техники. Специализация в пластмассах и резиновой обработке.Выпускной в полной степени по химии.
Представлено: Сентябрь 2020.
Утверждено: Oктябрь 2020 года.
