خواص حرارتي، نفوذپذيري نسبت به بخار آب و مورفولوژي بيونانوكامپوزيت‌هاي پلي لاكتيك اسيد (PLA)

Thermal Properties, Water Vapor Permeability and Morphology of Polylactic Acid Bionanocomposites

هدف مطالعه حاضر توسعه نانوكامپوزيت‌هاي جديد بهبود يافته بر پايه بيوپليمر پلي لاكتيك اسيد (PLA) است. براي رسيدن به اين هدف، نانو كامپوزيت‌هاي PLA با استفاده از نانوذرات رسي و سلولزي در سطوح مختلف با روش كستينگ تهيه شدند و خواص حرارتي، نفوذپذيري نسبت به بخار آب (WVP) و ساختار آن ها ارزيابي شد. نتايج آزمون حرارتي (DSC) نشان مي‌دهد كه نقطه انتقال شيشه‌اي (Tg)، نقطه ذوب (Tm) و درصد كريستاليزاسيون (?%) PLA خالص، به ترتيب 83/53، 95/153 درجه سلسيوس و 36/41 درصد است. در اثر الحاق نانوذرات رس، نقطه انتقال شيشه‌اي و درصد كريستاليزاسيون روند صعودي دارند در حالي كه نقطه ذوب تغيير محسوسي نشان نمي‌دهد. نانو ذره سلولز ميكروكريستال به دليل ناسازگار بودن با بستر پليمري تاثيري بر خواص حرارتي ندارد. نفوذپذيري نسبت به بخار آب در PLA خالص بالاست كه با افزودن نانوذرات رس به آن، به شدت كاهش مي‌يابد به طوري كه در نمونه حاوي 7 درصد به مقدار 11-10X 92/0 رسيده است. سلولز ميكروكريستال (MCC) به دليل ماهيت آب دوست بودن، منجر به افزايش چشمگير نفوذپذيري به بخار آب فيلم‌ها گرديد. تصاوير SEM تهيه شده از نمونه‌ها نيز نتايج قبلي را تاييد مي‌كنند.

The present study developed an improved nanocomposite based on polylactic acid (PLA) biopolymer. The structural properties of PLA nanocomposites of clay and cellulose nanoparticles were evaluated for level and water vapor permeability (WVP) using thermal and casting methods. Thermal tests (DSC) showed that pure PLA had a glass transition point (Tg) of 53.83, a melting point (Tm) of 153.95°C and crystallization (x%) of 41.36%. With the incorporation of clay nanoparticles, Tg and x% increased, while Tm showed no significant change. The micro-crystal cellulose (MCC) nanoparticles were not compatible with the polymer matrix, so there was no effect on the thermal properties. WVP results showed that pure PLA had high permeability; the addition of clay nanoparticles strongly decreased WVP. The sample with 7% clay had a permeability of 0.92×10-11 g/m.S.Pa. WVP of the film increased significantly as a result of the hydrophilic nature of the MCC. The SEM images of the samples confirmed the results.