بررسی ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و ریخت‌شناسی فوم تهیه شده از پلی‌لاکتیک اسید و میکروکریستالین سلولز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه زابل

2 دانشجوی دکتری کامپوزیت‌های لیگنوسلولزی، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 دانشگاه زابل

10.22034/ijwp.2023.2002991.1614

چکیده

فوم‌های تهیه شده از پلی‌لاکتیک‌اسید که پلیمری طبیعی است، به عنوان جایگزینی برای فوم‌های پایه نفتی معرفی شده است. با این‌وجود استفاده از این فوم‌ها از نظر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی با محدودیت‌هایی روبرو هستند. برای بهبود کیفیت فوم‌های پلی‌لاکتیک‌اسید، می‌توان از عوامل هسته‌زا طبیعی مانند مشتقات سلولزی استفاده نمود. در این تحقیق، فوم‌های پلی‌لاکتیک‌اسید با ترکیب آرد چوب، عامل فوم‌زا و عامل هسته‌زا در دستگاه اکسترودر و سپس قالب‌گیری زیر پرس تهیه شدند. اثر میکروکریستالین سلولز به عنوان عامل هسته‌زا در تولید فوم پلی‌لاکتیک‌‌اسید/آرد چوب با عامل فوم‌زای آزو‌دی‌کربن‌آمید مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، با افزایش مقدار عامل فوم‌زا تا سطح 3 درصد و عامل هسته‌زا تا سطح 4 درصد، چگالی پانل فوم ساخته شده تا 45/52درصد کاهش یافته است. کاهش چگالی همراه با افزایش تخلخل، افزایش نرخ انبساط، افزایش جذب آب، افزایش واکشیدگی ضخامت در تمام سطح تیمارها (1تا 3 درصد عامل فوم‌زا) و عامل هسته‌زا (1تا 4درصد) معنی‌دار بوده است. همچنین، این کاهش چگالی منجر به کاهش مقاومت کششی و خمشی و افزایش مقاومت به ضربه شده است. تغییرات مورفولوژیکی فوم‌های ساخته شده نیز با تصاویر میکروسکوپی (SEM) تایید شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hamad, K., Kaseem, M., Yang, H., Deri, F. and Ko, Y., 2015. Properties and medical applications of polylactic acid: A review. Express polymer letters 9(5).
   [2] Chen, Y., Geever, L.M., Killion, J.A., Lyons, J.G., Higginbotham, C.L. and Devine, D.M., 2016. Review of multifarious applications of poly (lactic acid). Polymer-Plastics Technology and Engineering 55(10):1057-1075.
   [3] Teixeira, E.d.M., De Campos, A., Marconcini, J., Bondancia, T., Wood, D., Klamczynski, A., Mattoso, L. and Glenn, G., 2014. Starch/fiber/poly (lactic acid) foam and compressed foam composites. RSC Advances 4(13):6616-6623.
   [4] Parker, K., Garancher, J.-P., Shah., S. and Fernyhough. A., 2011. Expanded polylactic acid-an eco-friendly alternative to polystyrene foam. Journal of Cellular Plastics 47(3):233-243.
   [5] Nofar, M., and Park, C.B., 2014. Poly (lactic acid) foaming. Progress in Polymer Science 39(10):1721-1741.
   [6] Ren, Q., Wu, M., Wang, L., Zheng, W., Hikima, Y., Semba, T., and Ohshima, M., 2022. Cellulose nanofiber reinforced poly (lactic acid) with enhanced rheology, crystallization and foaming ability. Carbohydrate Polymers 286:119320.
   [7] Ding, W., Kuboki, T., Wong, A., Park, C.B. and Sain, M., 2015. Rheology, thermal properties, and foaming behavior of high d-content polylactic acid/cellulose nanofiber composites. RSC advances 5(111):91544-91557.
   [8] Reglero Ruiz, J.A., Vincent,  M., Agassant, J.F., Sadik, T., Pillon, C. and Carrot, C., 2015. Polymer foaming with chemical blowing agents: Experiment and modeling. Polymer Engineering & Science 55(9):2018-2029.
   [9] Coste, G., Negrell, C. and Caillol, S., 2020. From gas release to foam synthesis, the second breath of blowing agents. European Polymer Journal 140:110029.
   [10] Motloung, M.P., Ojijo, V., Bandyopadhyay, J. and Ray, S,S., 2019. Cellulose nanostructure-based biodegradable nanocomposite foams: a brief overview on the recent advancements and perspectives. Polymers 11(8):1270.
   [11] Dahmardeh Ghalehno, M. and Kord, B., 2021. Preparation, characterization and performance evaluation of wood flour/HDPE foamed composites reinforced with graphene nanoplatelets. Journal of Composite Materials 55(4):531-540.
   [12] Kord, B. 2012. Preparation and characterization of lignocellulosic material filled polyethylene composite foams. Journal of Thermoplastic Composite Materials 25(8):917-926.
   [13] Hassan, N.A.A., Ahmad, S., Chen, R.S. and Shahdan, D., 2020. Cells analyses, mechanical and thermal stability of extruded polylactic acid/kenaf bio-composite foams. Construction and Building Materials 240:117884.
   [14] Gwon, J.G., Lee, S.Y., Kang, H. and Kim, J.H., 2012. Effects of sizes and contents of exothermic foaming agent on physical properties of injection foamed wood fiber/HDPE composites. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 13:1003-1007.
   [15] Zong, Q., Xu, A., Chai, X., Zhang, Y. and Song, Y., 2020. Increased expansion ratio, cell density, and compression strength of microcellular poly (lactic acid) foams via lignin graft poly (lactic acid) as a biobased nucleating agent. Polymers for Advanced Technologies 31(10):2239-2249.
   [16] Ge, Z., Qi, D. Si. and M. Yu., 2018. The effects of processing parameters and ac foaming agent on the mechanical properties and morphology of foamed wood-polylactic acid (PLA) composites. BioResources 13(1):1605-1618.