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Thermal and mechanical properties of poly(lact acid)/inorganic filler composites
Polymilchsäure (PLA) gewann großes Interesse aufgrund ihrer biogenen Herkunft und der biologischen Abbaubarkeit. In dieser Studie wurden PLA-Werkstoffe mit 20 % anorganischen Füllstoffen verschiedenster chemischer Zusammensetzungen, wie Talkum, Gips, Zeolith, Kaolin, Kalziumcarbonat und Wollastonit, mit einem einfachen Verfahren, dem 'Filmgießen', hergestellt. Thermische und mechanische Eigenschaften wurden mit Differenzialrasterkalorimetrie (DSC), sowie dynamische mechanische Analyse (DMA) bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass die chemische Zusammensetzung und die Partikelform der verwendeten anorganischen Füllstoffe signifikante Auswirkungen auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften der PLA/anorganisch gefüllten Werkstoffe haben. Um die Grenzflächenverträglichkeit zwischen dem hydrophilen Füllstoff und der hydrophoben Matrix zu erhöhen, wurde PLA zusätzlich mit 4,4-Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) modifiziert. Es wurde herausgefunden, dass der Zusatz von 20 % Gips die Kristallinität von PLA auf über 39 % anhob. Alle untersuchten anorganischen Füllstoffe erhöhten den Speichermodul der Werkstoffe. Einige PLA/anorganisch gefüllte Werkstoffe zeigten im Vergleich zu reinem PLA höhere Tan Delta Peaks. Weiter verbesserte sich die Glasübergangstemperatur von PLA/anorganisch gefüllten Werkstoffen. Diese Ergebnisse bestätigten sich mit verbesserter Grenzflächeninteraktion zwischen organischem Füllstoff und PLA. Wie erwartet verbesserte die Zugabe von MDI die Grenzflächenwechselwirkung zwischen anorganischem Füllstoff und PLA ausgesprochen.
Poly(lactic acid) (PLA) received high interest due to its bio-based origin and biodegradability. In this study PLA composites containing 20 wt% of inorganic filler of various chemical origin, i. e. talc, gypsum, zeolite, kaolin, calcium carbonate and wollastonite, were manufactured using a simple processing route based on solution casting. Thermal as well as mechanical properties were determined using differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The obtained results showed that chemical composition and particle shape of the used inorganic fillers have significant effects on thermal and mechanical properties of the PLA/inorganic filler composites. To increase interfacial compatibility between the hydrophilic filler and the hydrophobic polymer matrix, PLA was also modified with 4,4-methylene diphenyl diisocyanate (MDI). It was found that the addition of 20 % gypsum increased crystallinity of PLA from 31 to 70 %. All investigated inorganic fillers increased storage modulus of the composites. PLA/ inorganic filler composites containing kaolin or wollastonite exhibited higher Tan delta peak intensities compared to neat PLA. Further, glass transition temperatures of PLA/inorganic composites have increased as well. As expected the addition of MDI improved interfacial interaction between inorganic filler and PLA.
Thermal and mechanical properties of poly(lact acid)/inorganic filler composites
Polymilchsäure (PLA) gewann großes Interesse aufgrund ihrer biogenen Herkunft und der biologischen Abbaubarkeit. In dieser Studie wurden PLA-Werkstoffe mit 20 % anorganischen Füllstoffen verschiedenster chemischer Zusammensetzungen, wie Talkum, Gips, Zeolith, Kaolin, Kalziumcarbonat und Wollastonit, mit einem einfachen Verfahren, dem 'Filmgießen', hergestellt. Thermische und mechanische Eigenschaften wurden mit Differenzialrasterkalorimetrie (DSC), sowie dynamische mechanische Analyse (DMA) bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass die chemische Zusammensetzung und die Partikelform der verwendeten anorganischen Füllstoffe signifikante Auswirkungen auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften der PLA/anorganisch gefüllten Werkstoffe haben. Um die Grenzflächenverträglichkeit zwischen dem hydrophilen Füllstoff und der hydrophoben Matrix zu erhöhen, wurde PLA zusätzlich mit 4,4-Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) modifiziert. Es wurde herausgefunden, dass der Zusatz von 20 % Gips die Kristallinität von PLA auf über 39 % anhob. Alle untersuchten anorganischen Füllstoffe erhöhten den Speichermodul der Werkstoffe. Einige PLA/anorganisch gefüllte Werkstoffe zeigten im Vergleich zu reinem PLA höhere Tan Delta Peaks. Weiter verbesserte sich die Glasübergangstemperatur von PLA/anorganisch gefüllten Werkstoffen. Diese Ergebnisse bestätigten sich mit verbesserter Grenzflächeninteraktion zwischen organischem Füllstoff und PLA. Wie erwartet verbesserte die Zugabe von MDI die Grenzflächenwechselwirkung zwischen anorganischem Füllstoff und PLA ausgesprochen.
Poly(lactic acid) (PLA) received high interest due to its bio-based origin and biodegradability. In this study PLA composites containing 20 wt% of inorganic filler of various chemical origin, i. e. talc, gypsum, zeolite, kaolin, calcium carbonate and wollastonite, were manufactured using a simple processing route based on solution casting. Thermal as well as mechanical properties were determined using differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The obtained results showed that chemical composition and particle shape of the used inorganic fillers have significant effects on thermal and mechanical properties of the PLA/inorganic filler composites. To increase interfacial compatibility between the hydrophilic filler and the hydrophobic polymer matrix, PLA was also modified with 4,4-methylene diphenyl diisocyanate (MDI). It was found that the addition of 20 % gypsum increased crystallinity of PLA from 31 to 70 %. All investigated inorganic fillers increased storage modulus of the composites. PLA/ inorganic filler composites containing kaolin or wollastonite exhibited higher Tan delta peak intensities compared to neat PLA. Further, glass transition temperatures of PLA/inorganic composites have increased as well. As expected the addition of MDI improved interfacial interaction between inorganic filler and PLA.
Thermal and mechanical properties of poly(lact acid)/inorganic filler composites
Gregorova, Adriana (Autor:in) / Wimmer, Rupert (Autor:in) / Hrabalova, Marta (Autor:in) / Mundigler, Norbert (Autor:in)
2009
5 Seiten, 4 Bilder, 1 Tabelle, 16 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Englisch
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