Tвердофазна модифікація полілактиду із застосуванням рівноканальної багатокутової екструзії
Анотація
Білошенко В. О., Возняк А. В., Возняк Ю. В., Дмитренко В. Ю., Савченко Б. М. Tвердофазна модифікація полілактиду із застосуванням рівноканальної багатокутової екструзії. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). C. 198-201.
У даній роботі розглянута можливість використання деформації простим зсувом, що реалізується методом рівноканальної багатокутової екструзії (РКБКЕ), для твердофазної модифікації лінійного полілактиду. РКБКЕ здійснювали за маршрутом D + C, при якому попарно з'єднані похилі деформуючі канали розділені вертикальними каналами і по черзі повертаються з кроком 90°, при інтенсивності деформації ΔГ = 0.83, величині накопиченої деформації е = 8.5, швидкості і температурі екструзії 0.6 мм/сек і 160 °С, відповідно. Зазначені умови обробки дозволили згенерувати максимальну орієнтацію ланцюгів лінійного полілактиду під час РКБКЕ. Показано, що РКБКЕ є ефективним способом структурної модифікації лінійного полілактиду і відкриває нові можливості в управлінні його морфологією і властивостями. За результатами випробувань на розтягування, ударну в'язкість і динамічного механічного аналізу встановлено, що РКБКЕ дозволяє одночасно підвищити міцність, пластичність і ударну в'язкість полілактиду, а також покращує його термічну стабільність. Так, значення модуля Юнга збільшується з 3.19 ГПа до 4.02 ГПа (на 26 %), межі міцності – з 50 МПа до 56 МПа (на 12 %), деформації руйнування – з 5.6 % до 12.2 % (на 117%), ударної в'язкості – з 55.2 кДж/м2 до 77.1 кДж/м2 (на 40 %). Як показали дослідження методами диференціальної скануючої калориметрії і скануючої електронної мікроскопії, спостережувані ефекти обумовлені утворенням орієнтаційного порядку; збільшенням ступеня кристалічності (з 64 до 69%) внаслідок обумовленої РКБКЕ індукованої деформацією кристалізації; формуванням більш досконалої кристалічної структури за рахунок того, що деформація зсувом під тиском посилює трансформацію кристала більш ефективно, ніж деформація розтягуванням.
Посилання
Murariu M., Dubois. P. PLA composites: From production to properties. Advanced Drug Delivery Reviews. 2016. (107), pp. 17–46. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.04.003
Luckachan G., Pillai C.K.S. Biodegradable polymers – a review on recent trends and emerging perspectives. J. Polym. Environ. 2011. 3 (19), pp. 637–676. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-011-0317-1
Mauck S.C., Wang S., Ding W.Y., Rohde B.J., Fortune C.K., Yang G.Z., Ahn S.K., Robertson M.L. Biorenewable tough blends of polylactide and acrylated epoxidized soybean oil compatibilized by a polylactide star polymer. Macromolecules. 2016. 5 (49), pp. 1605–1615. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b02613
Huang Y.F., Chang R.X., Han L.L., Shan G.R., Bao Y.Z., Pan P.J. ABA-type thermoplastic elastomers composed of poly(epsilon-caprolactone-co-delta-valerolactone) soft midblock and polymorphic poly(lactic acid) hard end blocks. ACS Sustain. Chem. Eng. 2016. 1 (4), pp. 121–128. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00855
Voznyak Yu., Morawiec J., Galeski A. Ductility of polylactide composites reinforced with poly(butylene succinate) nanofibers. Composites: Part A. 2016. (90), pp. 218–224. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.07.011
Sun Y., Yang L.P., Lu X.H., He C.B. Biodegradable and renewable poly(lactide)-lignin composites: synthesis, interface and toughening mechanism. J. Mater. Chem. A. 2015. 7 (3), pp. 3699–3709. DOI: https://doi.org/10.1039/C4TA05991C
Kmettya Á., Báránya T., Karger-Kocsis J. Self-reinforced polymeric materials: A review. Progress in Polymer Science. 2010. 10 (35), P. 1288–1310. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.07.002
Beloshenko V., Vozniak Iu., Beygelzimer Y., Estrin Y., Kulagin R. Severe Plastic Deformation of Polymers. Mater. Trans. 2019. 7 (60), pp. 1192–1202. DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201912
Beloshenko V.A., Voznyak A.V., Voznyak Y.V. Control of the mechanical and thermal properties of semicrystalline polymers via a new processing route of the equal channel multiple angular extrusion. Polym. Eng. Sci. 2014. 3. (54), pp. 531–539. DOI: https://doi.org/10.1002/pen.23583
Puiggali J., Ikada Y., Tsuji H., Cartier L., Okihara T., Lotz B. The frustrated structure of poly (l-lactide). Polymer. 2000. 25 (41), pp. 8921–8930. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00235-4
Sawai D., Takahashi K., Imamura T. , Nakamura K., Kanamoto T., Hyon S. H. Preparation of oriented β form poly(L lactic acid) by solid state extrusion. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002. (40), pp. 95–104. DOI: https://doi.org/10.1002/polb.10076
Beloshenko V.A., Voznyak A.V., Voznyak Y.V., Dudarenko G.V. Equal-Channel Multiple Angular Extrusion of Polyethylene. J. Appl. Polym. Sci. 2013. (127), pp. 1377–1386. DOI: https://doi.org/10.1002/app.37993
