تبلور القاشده برشی نانوکامپوزیت پلی‌لاکتیک اسید-گرافن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی 112-14975

2 تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شمال، دانشکده شیمی، صندوق پستی 936-19585

چکیده

برای دستیابی به خواص بهینه محصولات، توسعه ساختاری نقش مهمی را در فرایند پلیمرها ایفا می ­کند. از میان خواص ساختاری پلیمرها، بلورینگی (در پلیمرهای نیمه ­بلوری) اهمیت بسزایی دارد. در این مطالعه، رفتار تبلور هم ­دمای نانوکامپوزیت برپایه پلی­ لاکتیک اسید و نانوصفحه­ های گرافن در شرایط بدون برش و همراه با برش بررسی شد. نمونه ­های نانوکامپوزیتی شامل 0.5، 1، 2 و%3 وزنی گرافن بوده که در مخلوط­ کن داخلی با استفاده از روش اختلاط مذاب تهیه شدند. بررسی ساختاری و رفتار تبلور نمونه­ ها پیش و پس از اعمال جریان برشی، به روش گرماسنجی پویشی تفاضلی ارزیابی شد. در این پژوهش، اثر شدت و مدت اعمال جریان برشی و نیز مقدار نانوصفحه­ های گرافن با استفاده از روش رئومتری برای مشاهده پیشرفت فرایند تبلور در دمای 135 درجه سلسیوس بررسی شد. بدین منظور، پیش ­برش ­های 0.1، 0.3، 0.5، 1.1 و1.8s-1 به‌مدت 60s در دمای 200 درجه سلسیوس اعمال شد. افزایش مدول ذخیره در آزمون رئومتری نشان­ دهنده تشکیل ساختار بلوری است که با افزایش درصد ذرات نانوگرافن این رشد سریع ­تر شد. افزون بر این با افزایش درصد گرافن، زمان القای تبلور  نیز کاهش یافت. نتایج نشان داد، با افزایش پیش ­برش تا مقدار معینی، به ­ویژه در درصدهای زیاد نانوگرافن، رفتار تبلور پلی ­لاکتیک اسید (ازجمله کاهش زمان القای تبلور و درصد تبلور) بهبود می­ یابد. همچنین مشاهده شد، با افزایش زمان پیش ­برش به 300 و 600s زمان القای تبلور کاهش یافته است. برای تعدادی از نمونه­ های خروجی از رئومتر، آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی انجام شد. نتایج نشان داد، تحت اعمال پیش ­برش، درصد تبلور افرایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Shear-Induced Crystallization of Poly(lactic acid)/Graphene Nanocomposite

نویسندگان [English]

  • Mojdeh Reghat 1
  • Parvin Ehsani Namin 2
  • Hamed Azizi 1
  • Ismail Ghasemi 1
  • Mohammad Karabi 1
1 Department of Plastics, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
2 Department of Chemistry, Tehran North Unit, Islamic Azad University, P.O. Box: 19585-936, Tehran, Iran
چکیده [English]

The method by which a polymer structure develops during polymer processing has important effects on the quality of final product. Among the structural development methods, crystallization process is of the highest interest. In this study, isothermal crystallization behavior of poly(lactic acid) (PLA) and its nanocomposites with graphene was investigated under quiescent and shear conditions. Neat PLA and its noncomposites containing 0.5, 1, 2 and 3 wt% graphene were prepared via melt mixing method in an internal mixer. Structural analysis and crystallization behavior of the nanocomposites before and after applying shear stress were investigated by differential scanning calorimetric (DSC) analyses. The effect of shear rate, shear time and concentration of nano-graphene on the progress of crystallization process was studied at 135°C using rheometic method. The preshear rates of 0.1, 0.3, 0.5, 1.1 and 1.8 s-1 were applied at temperature of 200°C for 60 s. The increase of storage modulus indicated to the formation of crystalline structure. Results showed that by increasing nano-graphene content the storage modulus was rapidly reached its ultimate value and the induction time of crystallization was decreased. The crystallization process was enhanced by applying preshear stress, particularly in high concentration of nano-graphene platelets. Increasing the shear time to 300 and 600 s, the induction time was decreased. DSC analysis results showed that degree of crystallization increased after applying preshear stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • poly(lactic acid)
  • Graphene
  • Nanocomposite
  • shear-induced crystallization
  • Rheology