| Titre : |
Effects of blending poly(lactic acid) and thermoplastic polyester polyurethanes on the mechanical and adhesive properties in two-component injection molding |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Marco Klute, Auteur ; Alexander Piontek, Auteur ; Hans-Peter Heim, Auteur ; Stephan Kabasci, Auteur |
| Année de publication : |
2022 |
| Article en page(s) : |
p. 568-580 |
| Note générale : |
Bibliogr. |
| Langues : |
Anglais (eng) |
| Catégories : |
Alliages polymères
Bioplastiques -- Propriétés mécaniques
Biopolymères
Caractérisation
Elastomères
Essais de pelage
Matières plastiques -- Moulage par injection
Polyesters
Polylactique, AcideL'acide polylactique (anglais : polylactic acid, abrégé en PLA) est un polymère entièrement biodégradable utilisé dans l'alimentation pour l'emballage des œufs et plus récemment pour remplacer les sacs et cabas en plastiques jusqu'ici distribués dans les commerces. Il est utilisé également en chirurgie où les sutures sont réalisées avec des polymères biodégradables qui sont décomposés par réaction avec l’eau ou sous l’action d’enzymes. Il est également utilisé pour les nouveaux essais de stent biodégradable.
Le PLA peut-être obtenu à partir d'amidon de maïs, ce qui en fait la première alternative naturelle au polyéthylène (le terme de bioplastique est utilisé). En effet, l'acide polylactique est un produit résultant de la fermentation des sucres ou de l'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique. Dans un second temps, l'acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l'acide polylactique.
Ce procédé conduit à des polymères avec des masses molaires relativement basses. Afin de produire un acide polylactique avec des masses molaires plus élevées, l'acide polylactique produit par condensation de l'acide lactique est dépolymérisé, produisant du lactide, qui est à son tour polymérisé par ouverture de cycle.
Le PLA est donc l’un de ces polymères, dans lequel les longues molécules filiformes sont construites par la réaction d’un groupement acide et d’une molécule d’acide lactique sur le groupement hydroxyle d’une autre pour donner une jonction ester. Dans le corps, la réaction se fait en sens inverse et l’acide lactique ainsi libéré est incorporé dans le processus métabolique normal. On obtient un polymère plus résistant en utilisant l'acide glycolique, soit seul, soit combiné à l’acide lactique.
Polyuréthanes
Tension superficielle
Tests de compatibilité
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| Index. décimale : |
668.4 Plastiques, vinyles |
| Résumé : |
One possible way to increase the use of bioplastics and thus contribute to a more resource-efficient and sustainable economy is to broaden the application range of such bioplastics. Poly(lactic acid) (PLA) is a promising and commercially available bio-based and biologically degradable polymer, which exhibits a high strength and stiffness but is very brittle. Blending with other polymers can lead to an enhancement of the ductility of the PLA. The goal of this work was to show that blending of PLA with a bio-based thermoplastic polyester-urethane elastomer (TPU) increases the ductility of the compound and also affects the adhesion of the layers when the materials – the modified PLA compound and the TPU – are processed via two-component (2C) injection molding to form corresponding composite parts. The results show that both goals – the increased ductility as well as the increased adhesion between the polymeric phases in 2C parts – can be reached by compounding PLA with two different bio-based polyester-based TPUs. Tensile strength and Young’s modulus of the compounds decrease according to a linear mixing rule with the addition of TPU. Elongation at break and notched Charpy impact strength increase by 750 and 200%, respectively. By addition of the TPU, the surface free energies of the compounds were increased, especially the polar parts. This led to reduced interfacial tensions between the produced compounds and the neat TPUs and thus increased the adhesion between them. For the softer TPU the adhesion was so strong that the TPU showed a cohesive failure in the 90° peel test and thus could not be separated from the compound substrate at all. For the harder TPU the bonding strength increased by 140% upon the addition of this TPU inside the hard component. |
| Note de contenu : |
- EXPERIMENTAL : Materials - Sample preparation - Characterization
- RESULTS AND DISCUSSION : Compounding - Thermal and rheological properties - Surface and interfacial tension - Morphological properties - Mechanical properties of the neat materials and the blends - Peel test results
- Table 1: Temperature profile in the compounding extruder.
- Table 2 : Processing parameters for the injection molding of tensile test specimen
- Table 3 : Processing parameters for the injection molding of 2C peel test specimen
- Table 4 : Surface tension of the two used test liquids.
- Table 5 : Mean values and standard deviation of the measured compounding parameters
- Table 6 : Glass transition temperatures of the compounded samples and the reference materials
- Table 7 : Values of the measured melt flow indices (MFI).
- Table 8 : Mean values and standard deviation of the measured contact angles and calculated surface free energy of the used materials.
- Table 9 : Calculated interfacial tension and work of adhesion between the created blends (sample) and the two TPU (N75A and N95A)
- Table 10 : Mechanical properties of the two TPUs (mean values and standard deviation).
- Table 11 : Mechanical properties of the compounded blends (mean values and standard deviation)
- Table 12 : Average peel forces and standard deviation of the compounded blends |
| DOI : |
https://doi.org/10.1515/ipp-2021-4212 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/195guwamkMifvzNOnwt-NM9FjK-rl7ahy/view?usp=share [...] |
| Format de la ressource électronique : |
Pdf |
| Permalink : |
https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=38331 |
in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. 37, N° 5 (2022) . - p. 568-580
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