nghiên cứu sự trỗn lẫn pla và pbs ở trạng thái rắn và nóng chảy

Lời mở đầu Hiện vật liệu polyem nghiên cưu mạnh mẽ giới, có nhiều sản phẩm ứng dụng rộng rãi công nghiệp vad đời sống Các loại vật liệu polymer sử dụng phong phú đa dạng.Dựa đạc tính polymer mà chúng em da trọn đề tài cấu trúc đặc tính vật liệu polyester blend PLA PBS Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Huy Tùng hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài Tóm tắt Cấu trúc tính chất nghiên cứu để kết hợp nhị phân gồm poly lactic axit ( PLA ) poly butylen succinic ( PBS) Các phép đo lưu biến trạng thái nóng chảy phát khối lượng phân tử PBS rắc rối PLA Hơn nữa, sức ép bề mặt hỗn hợp không trộn lẫn ước lượng cách lưu biến mẫu nhũ tương 3.5 [ mN/m] Ngồi dung nhiệt phân tích trực tiếp người ta phát thêm PBS tăng cường kết tinh PLA PBS trạng thái nóng chảy Hơn kết tinh lạnh xẩy nhiệt độ kết tinh thấp so với PLA Giới thiệu Sự ý lớn tập trung sinh khối polyester xuất phát từ nguồn tài nguyên tái tạo PLA, PBS, PHB, tăng nhanh vấn đề mơi trường tồn cầu Trong nhu cầu PLA hàng năm tăng nhanh chóng tương lai có nhiều tính chất tốt độ cứng cao Đối với nhu cầu tiêu thụ lớn PLA nên người ta nỗ lực quan tâm tới toàn cách để khắc phục cá khuyết điểm : chậm kết tinh, chịu nhiệt kém, giòn học Một kỹ thuật tiếng để tăng cường tốc độ kết tinh trộn nhiều lớp silicat gọi nanoclay Hỗn hợp PLA với nanoclay chịu nhiệt cao nhiệt độ cao tinh thể Hơn chất hạt nhân bao gồm hữu vô phát triển cho mục đích tương tự, điều quan trọng từ quan điểm trình ví dụ như: thời gian chu kỳ ép phun tốc độ sản xuất Việc mở rộng nghiên cứu công nghệ kết hợp polymer quan tâm Yamane sakai tìm từ phép đo lưu biến xác thêm vào phần nhỏ đồng phân quang học, nghĩa PDLA tăng cường tốc độ kết tinhcủa PLLA, tinh thể phức có nhiệt độ nóng chảy cao đóng vai trị làm hạt nhân cho phần cịn lại PLLA nóng chảy Hơn Anderson Hillimyer thực tan chảy hỗn hợp PLLA PDLA khẳng định trộn cho ta tốc độ kết tinh cao Hơn số nghiên cứu hỗn hợp PLA/PHB báo cáo Theo họ PLA trộn lẫn với PHB, hai có khối lượng phân tử cao Hơn họ tìm đặc tính học blend trung gian chất thành phần riêng rẽ nguyên chất PBS nghiên cứu bổ xung cho PLA hai phân hủy sinh học Mặc dù Park Im báo cáo PLA trộn lẫn với PBS Chen tìm khống hữu phản ứng với glycidyl có chức hoạt động chất tương hỗ cho PLA/PBS blend tăng cường độ chịu kéo modun kéo độ giãn dài tới hạn Hơn TAgaki Shibata làm rõ thêm PBS tăng cường trình kết tinh lạnh PLA, nghĩa tăng tốc độ kết tinh PLA suốt trình làm nóng mẫu tơi Hiện tượng nên thơng báo PBS đóng vai trị làm tâm cho trình kết tinh lạnh PLA, ảnh hưởng nhân PBS suốt trình kết tinh lạnh chưa trực tiếp phát cách tốt Kết cho thấy đặc điểm giai đoạn phân tách cấu , kích thức số lượng phân tán phần tử PBS khối lượng PLA có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ kết tinh PLA tính Nói chung, kích thước miền polymer blend khơng trộn lẫn xác định sức căng bề mặt, tỉ lệ độ nhớt tác dụng ngoại lực Nói cách khác hình thái học dự đốn từ cá thơng số vật liệu điều kiện trộn Sức căng bề mặt PLA PBS chưa biết, nhiên giới hạn thiết kế vật liệu cho sinh khơí blend Trong nghiên cứu này, sức căng bề mặt ước lượng phép đo lưu biến với thông số nhớt đàn hồi cho PLA PBS trạng thái nóng chảy Việc thu kết thông tin quan trọng việc thiết kế vật liệu cho hệ thống PLA/PBS blend dự đốn tính chất kết dính chúng Hơn nữa, ảnh hưởng trộn PBS vào kết tinh PLA nghiên cứu Thử nghiệm 2.1 Vật liệu :các polymer sử dụng nghiên cứu kiếm PLA PBS Khối lượng phân tử phân bố khối lượng Sắc ký thấm gel với Tsk-GEL GHMXL PS tiêu chuẩn.Chlorpform sử dụng chất rửa giải với lưu lượng 10ml/phút nồng độ mẫu 10mg/ml Trọng lượng phân tử trung bình số, trung bình khối sau : với PLA có Mn = 1,6x105, Mw =5,.x104, Mw=3,7x105 Sự quang học axits L-lactic khoảng 96% 2.2 Chuẩn bị mẫu PLA PBS trộn với dạng nóng chảy với tỉ lệ trộn khác nhau, tỉ lệ phần trọng lượng PLA/PBS = 100/0 ,95/5 ,90/10 , 80/20, với chất ổn định nhiệt hindered phenol phosphate , lượng chất ổn định 0,5% Quá trình pha trộn thực trộn mẻ nhiệt độ 180oC phút Các cách quay với tốc độ 40 vòng/phút Trước tan lẫn polymer sấy khô áp suất chân không 80 oC Các mẫu thu ép thành phẳng dày 0,4mm máy làm khuôn ép phịng thí nghiệm 180 oC áp suất 10Mpa phút Sau mẫu làm lạnh 40oC làm khuôn ép khác 2.3 Đo lường Sự phụ thuộc tần số modun dao động trượt trạng thái nóng chảy modun dự trữ G’ modun mát G”, đánh giá máy đo lưu tốc cone and plat, dùng khí nitro để tránh phân hoạt động nhiệt oxi phân hủy, với nhiều nhiệt độ khác : 160,180,200.220oC.Đường kính 25mm, có góc 5o Sự phụ thuộc nhiệt độ modun ứng suất trạng thái lỏng, ứng suất dự trữ E’ ứng suất tổn thất E” , đo với mẫu hình hộp chữ nhật có kích thước 3x20x0,4 (mm) máy phân tích động lực ( UBM, E4000) khoảng nhiệt độ từ -80oC -> 170oC Tốc độ làm nóng 2oC/ phút sử dụng tần số 10Hz Các hình thái blend kiểm tra kính hiểm vi quét điện tử (SEM) Trước quan sát, bề mặt nứt mẫu đông lạnh phủ PtPd Nhiệt phân tích tiến hành quét nhiệt vi sai (DSC) sử dụng khí nitro Các mẫu làm nóng từ nhiệt độ phịng đến 480 oC với tốc độ 2oC/ phút Sau giữ 180oC phút, mẫu làm lạnh với tốc độ làm lạnh 2oC/phút Lượng mẫu chảo nhôm xấp xỉ 10mg Các trạng thái kết tinh PLA blend quan sát kính hiểm vi quang phân cực trang bị bàn soi nóng tự động Phim mẫu kẹp kính che đun nóng đến 180oC Sau giữ 180oC phút, làm lạnh mẫu với tốc độ 2oC/phút Kết thảo luận 3.1 Tính lưu biến trạng thái chảy Đường cong động học phụ thuộc tần số modun dao động trượt PLA PBS biểu diễn hình nhiệt độ 180 oC Năng lượng hoạt hóa tính từ yếu tố dịch chuyển ngang cách sử dụng phương trình Arhennius, PLA 67 KJ/mol , PBS 43KJ/mol Như thấy hình , G” PLA cao PBS Hơn nữa, độ dốc G” 1,0 G’ 2,0 polymer vùng tần số thấp Do thơng số lưu biến giai đoạn cuối, chẳng hạn độ nhớt ban đầu ή độ ổn định Je tính cơng thức sau : Độ nhớt ban đầu độ ổn định PLA PLS tính sau: PLA: no= 3.1x 103 (Pas) Joe = 3.0 x 10-5 PBS no= 4.0 x 102 (Pas) Joe = 4.4x 10-4 ( Pa-1) Sau biểu thức kinh nghiệm (biểu thức 3) đươc đề xuất Mill giá trị Jeo cho đơn phân tán PLA PBS tính : 4x 10-6 (Pa-1) 4.9x10-6(Pa-1) Je= (Mz : Mw )3,7 (3) Kết cho thấy modun đàn hồi Gno PLA cao PBS biểu thị cơng thức sau: Jno = 1/Gno ~ Jeo ( đơn phân tán ) (4) Với Jnolà độ phù hợp cắt kết hợp vơí rối mang Dụa thuyết đàn hồi cổ điển Gno tỷ nghịch với Me tức trọng lượng trung bình mắt xích Gno=( pMT: Me ) (5) Với p mật độ từ PLA đơn phân tán cho thấy J no thấp nghiên cứu trước Me PLA thấp PBS Hình tổng thể đường cong modun dao động cắt cho blend PLA/ PBS trạng thái nóng chẩy 180oC Nguyên xếp chồng thời gian _nhiệt độ áp dụng cho tất blend cho thấy trạng thái tập hợp phân tử hình thái học blend ổn định tồn thí nghiệm tần số nhiệt độ Hơn nửa có đỉnh vai đường cong G’ vùng tần số thấp với blend 10 20 wt % PBS cho thấy tồn nghỉ thời gian lâu Cơ cấu thời gian nghỉ lâu gán cho trình hồi phục từ trạng thái biến dạng lực thủy động Như nghiên rộng rãi Oldroyd , Palierne, Doi Ohte, sức căng bề mặt pha liên tục pha phân tán đặc trưng cho trình hối phục rối khớp nối pha liên tục gián đoạn yếu để ảnh hưởng đáng kể dày miền bề mặt Không thể trộn lẫn dựa cơng trình tiên phong Oldroyd ảnh hưởng sức căng bề mặt đường đặc trương đàn hồi đáng kể yếu tố chi phối cho trình hồi phục từ trạng thái biến dạng Theo mơ hình nhũ tương modun dao động cắt trạng thái nóng chảy Polyme blend không trộn lẫn mô tả phần tinh khiết riêng, sức căng bề mặt gữa polyme khơng trộn lẫn tan chẩy ước lượng tính chất độ nhớt dàn hồi tuyến tính kích thước hạt phân tán Mơ hình nhũ tương cho quan hệ sau: Trong Gd*(w) ; G*m(w); C*t(w) modun phức hợp modun cắt pha phân tán , pha liên tục pha trộn tương ướng vói tần số w r sức căng bề mặt Rv tỷ lượng theo thể tích bán kính trung bình pha phân tán Rv hệ thống pha trộn xác định theo công SEM theo trình bầy sau Hình So sánh modun dao động xác định bỏi mơ hình nhũ tương liên hệ đường liền với giá trị thực nghiệm blend 180 oC Như thể hình số liệu dự đoán giả định sức căng bề mặt PLA PBS 3,5 mN/m, với số liệu thực nghiệm không kể đến tỷ lệ trộn giá trị có ứng dụng cho dự đốn nhiều hình thái cho hệ thống blend PLA/PBS Động lực trạng thái rắn Sự phụ thuộc vào nhiệt độ modun kéo động PLA , PBS hỗn hợp thể hình sau: Hình Môdun dự trữ E’ PLA giảm mạnh 60 oC chuyển trạng thái thủy tĩnh rối sau lại trở lại từ 100 oC đến 120oC điều đáp ứng với báo cáo trước đây.Sự tăng E’ xung quanh vùng quanh vùng 100 oC PLA gắn với kết tinh Vật liệu kết tinh đủ đktc bị mẫu ( làm mát 400 C) tốc độ kết tinh chậm, trình kết tinh xẩy cách xa nhiệu độ hóa thủy tinh tượng gọi kết tinh lạnh Sự xuất kết tinh lạnh cho thấy điều kiện làm mát phương pháp E’ giảm nhanh chóng với nhiệt độ xung quanh 1500 C tan tinh thể Đối với PBS hóa thủy tinh tạo đỉnh đường cong E’ xung quanh -300 C với hình dạng thấp so với PLA.Điều hợp lý mức độ kết tinh PBS cao so với PLA Hơn E’ giảm vừa phải với giảm nhiệt đô, giảm mạnh 100 C Trong trường hợp blend họ tùm thấy xuất hai đỉnh đường cong E” nhiệt độ -300 đến 600 Đỉnh tháp giảm dần với giảm thành phần PBS hỗn hợp Hơn điểm cao nhiệt độ q trình hóa thủy tinh PLA không phụ thuộc vào tỷ lên đến giảm Bên cạnh thông sô động lực.Giai đoạn phân tách xác định SME mơ tả hình sau: Ta thấy PBS giọt hình cầu với bề mặt nhẵn nằm pha liên tục.Bán kính trung bình theo thể tích hạt phân tán Rv 0,98 lm cho PLA / PBS (80/20), 0,52 lm cho PLA / PBS (90/10), 0,27 lm cho PLA / PBS (95 / 5) Các bán kính áp dụng để tính tốn mơ hình nhũ tương Hình sau cho thấy việc tăng cường E’ trình kết tinh lạnh PLA thực cách hạ nhiệt độ pha trộn PBS tượng PBS làm tăng tốc độ kết tinh lạnh PLA trình bầy Đối với trình kêt tinh lạnh tốt dùng phân tích nhiệt để nghiên cứu.Hình sau cho thấy đường đốt nóng PLA PBS blend: Với vân tốc đốt nóng 20C/ phút Đồ thị giải thích nhiệt độ hóa thủy tinh Tg PLA dược thể hiển mũi tên nhỏ hình khoảng 600 C Hơn nũa PLA có điểm cao q trình kết tinh 1100C tăng gấp đôi 1500C Các điểm chẩy nằm vùng nhiệt độ thấp tinh thể xếp với nên khó tạo thành tinh thể lớn Nên ý điểm chẩy nhiệt độ cao blend có xếp cấc tinh thể tốt so với PLA nguyên chất Hơn điểm tỏa nhiệt gán cho kết tinh lạnh thể mũi tên đậm, nằm nhiệt độ thấp so với PLA nguyên chất phát phương pháp thông số động lực Điểm thu nhiệt khoảng 1100C tan chẩy PBS.Các vị trí điểm chẩy PBS blend tương tự PBS nguyên chất 3.3 Kiểu kết tinh Việc tăng cường kết tinh lanh PLA cho PBS giọt nước làm hạt nhân kết tinh cho số lượng nhỏ tinh thể hình thành PLA Trong trình làm mát hạt PBS hoạt động hạt nhân tăng tốc độ kết tinh q trình làm nóng Để xác nhận khả hạt nhân này, kết tinh pha trộn nghiên cứu phương tiện DSC kính hiểm vi phâ cực quang học với giai đoạn nóng.Mặt khác đường cong DSC làm mát cho PLA pha trộn với tốc độ làm mát oC / Phút Mặc dù khơng trình bày hình có số điểm sắc nét rõ nét kết tinh cho PBS 85 oC.Trái lại PLA cho thấy khơng có đỉnh cao kết tinh tỉ lệ giải nhiệt thử nghiệm nhanh cho PLA để kết tinh.Đây vấn đề nghiêm trọng cho việc áp dụng công việc PLA, sâu thêm R&D hoạt động ngành công nghiệp để tạo cải thiện thương mại đường cong làm mát pha trộn , nhiên rõ ràng kết tinh cao điểm rõ ràng khoảng 90 o C chứng minh PBS giọt nước làm kẻ thù thực thể hạt nhân PLA Không phụ thuộc vào hiệu lực hạt nhân yếu so với hạt nhân thông thường [7-9] , tượng thú vị PBS tình trạng nóng chảy nhiệt độ Q trình kết tinh quan sát kính hiểm vi quang học với tốc độ làm mát tương tự Cho thấy hiểm vi quang vượt qua vùng cực 100 oC hình nhiều điểm sáng hình thể PLA rõ ràng phát pha trộn, kết tinh không xảy cho thành phần tinh khiết PLA PBS Trong trương hợp PBS điểm sáng xuất bất ngờ 85oC Cả hai DSC kính hiểm vị quang học trược tiếp cho thấy kết tinh PLA tăng tốc tồn PBS trạng thái nóng chảy Kết cho thấy nóng chảy PBS tạp chất hiệu lực hạt nhân PLA PBS dẫn đến việc tạo phôi kết tinh chiến đấu điều kiện dập tắt, chịu trách nhiệm cho kết tinh phát âm lạnh tăng modun nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh phát phép đo khí động Kết Luận Cấu trúc tài sản cho nhị phân PLA PBS nghiên cứu hai tình trạng rắn nóng chảy Nó tìm thấy PLA PBS trộn lẫn tình trạng nóng chảy cấu trúc … hỗn hợp tách pha Giữa PLA PBS ước tính cách sử dụng mơ hình lưu biến đề xuất Trong nghiên cứu thông số lưu biến đánh giá cho PLA PBS Nó cho trọng lượng phân tử PLA thấp so với PBS.Hơn , có đỉnh núi khác biệt tăn gấp đôi quang phổ động gắn cho trình chuyển đổi kính thành phần Kể từ nhiệt độ đỉnh điểm đường cong E” nằm thành phần nguyên chất riêng, liệu giải thể không diễn pha trộn PBS , nhiên làm tăng tốc độ kết tinh PLA, trực tiếp phát DSC kính hiểm vi quang học Kết luận chung Trong nghiên cứu trỗn lẫn PLA PBS trạng thái rắn nóng chẩy cho biết ảnh hưởng yếu tố vật lý đến trạng thái biến dạng poly blend ... Cấu trúc tài sản cho nhị phân PLA PBS nghiên cứu hai tình trạng rắn nóng chảy Nó tìm thấy PLA PBS trộn lẫn tình trạng nóng chảy cấu trúc … hỗn hợp tách pha Giữa PLA PBS ước tính cách sử dụng mơ... pha trộn PBS , nhiên làm tăng tốc độ kết tinh PLA, trực tiếp phát DSC kính hiểm vi quang học Kết luận chung Trong nghiên cứu trỗn lẫn PLA PBS trạng thái rắn nóng chẩy cho biết ảnh hưởng yếu tố... hiểm vị quang học trược tiếp cho thấy kết tinh PLA tăng tốc tồn PBS trạng thái nóng chảy Kết cho thấy nóng chảy PBS tạp chất hiệu lực hạt nhân PLA PBS dẫn đến việc tạo phôi kết tinh chiến đấu điều