تهیه و بررسی خواص نانوکامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر بر پایه پلی(‌لاکتیک اسید)-پلی(‌بوتیلن آدیپات-co-ترفتالات)

فرضیه‌: به‌منظور کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، جایگزینی پلیمرهای پایه‌نفتی با مواد زیست‌تخریب‌پذیر اجتناب‌ناپذیر است. پلی(لاکتیک اسید) (pla) به‌دلیل زیست‌تخریب‌پذیری و زیست‌سازگاری و نیز استحکام کششی زیاد یکی از جایگزین‌های مناسب برای پلیمرهای سنتزی بوده اما استفاده از آن به‌دلیل شکنندگی با محدودیت‌هایی همراه است.روش‌ها: در این پژوهش، آمیخته‌های pla دارای %25 وزنی پلی(‌بوتیلن آدیپات-co-ترفتالات) (pbat) تهیه شد  که پلیمری زیست‌تخریب‌پذیر و انعطاف‌پذیر است. نانوکامپوزیت‌های دارای 1 و  3phr نانورس  (کلویزیت 20a) نیز تهیه شدند. سپس، اثر سازگارکنندگی زنجیرافزا در این سامانه و خواص شکل‌شناسی، رئولوژیکی، مکانیکی و گرمایی تمام نمونه‌ها مطالعه شد. یافته‌ها: نتایج رئولوژی افزایش شایان توجه در مدول ذخیره و گران‌روی مختلط را در نمونه‌های دارای نانورس و زنجیرافزا نشان داد. تصاویر sem، شکل‌شناسی قطره-ماتریس را برای نمونه‌ها مشخص کرد. نشان داده شد، فاز پراکنده pbat در نانوکامپوزیت‌ها، به‌ویژه در نمونه دارای  3phr نانورس و 0.5 زنجیرافزا، کاهش زیادی یافته است (2.54µm به 1.15µm). نتایج آزمون‌های مکانیکی نشان داد، همه نانوکامپوزیت‌ها، به‌ویژه نمونه‌های دارای نانورس و زنجیرافزا، بهبود شایان ‌توجهی را در خواص مکانیکی نسبت به pla خالص نشان دادند (حدود 13.6 برابر افزایش طول تا پارگی و بیش از 2 برابر استحکام ضربه‌ای برای نانوکامپوزیت دارای  3phr نانورس و 0.5phr  زنجیرافزا). این یافته‌ها که نتایج رئولوژی و شکل‌شناسی را تایید می‌کنند، اثر هم‌افزایی نانورس و زنجیرافزا را برای سازگارسازی آمیخته pla/pbat نشان می‌دهد. نتایج xrd افزایش فاصله صفحه‌های نانورس از یکدیگر را نشان داد که به نفوذ زنجیر‌های پلیمری در لایه‌های آن نسبت داده شد. نتایج آزمون dsc نیز حاکی از افزایش بلورینگی نمونه‌ها با وجود ذرات نانورس بود.

biodegradable poly(lactic acid)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) nanocomposite

hypothesis: in order to reduce the environmental pollution, it is an inevitable approach to replace petroleum polymers with biodegradable materials. poly(lactic acid) (pla) is one of the suitable alternatives for synthetic polymers, due to its biodegradability and biocompatibility as well as high tensile strength, but the application of pla faces limitations due to its brittleness.methods: in this research, blends of pla containing 25% (by wt) poly(butylene adipate-co-terephthalate) (pbat), a biodegradable and flexible polymer, were prepared. nanocomposites containing 1 and 3 phr nanoclay (cloisite 20a) were prepared at the same time. the compatibilizing effect of chain extender (ce) (adr 4368) (0.5 phr) for this system was investigated. the rheological, morphological, mechanical and thermal properties of all samples have been studied. findings: rheology results show a significant increase in the storage modulus and complex viscosity of samples containing both nanoclay and chain extender. sem images illustrate droplet-matrix morphology of all samples. it is shown that the size of pbat dispersed phase in nanocomposites is decreased, especially in the sample containing 3 phr nanoclay and 0.5 phr chain extender (2.54 to 1.15 mm). the results of mechanical tests show that all nanocomposites, specially samples containing both nanoclay and chain extender have made a significant improvement in all mechanical properties, in comparison to a neat pla (about 13.6 times in elongation-at-break and more than twice in impact strength for nanocomposite containing 3 phr nanoclay and 0.5 phr chain extender). these findings confirm the results of rheology and morphology and reveal a synergistic effect of using nanoclay and chain extender for the compatibilization of the system. the xrd analysis reveals an increase in the distance of nanoclay plates, which is due to diffusion of polymer chains into its layers. finally, the dsc analysis shows that the crystallinity of the samples increases in the presence of nanoclay particles.