خواص مکانیکی و ریزساختار پلی لاکتیک اسید تهیه شده به وسیله فرآیند نورد سرد
چکیده
از یک فرآیند نورد سرد برای اکسترود کردن پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) به‌عنوان پلیمر بلوری در نسبت‌های مختلف نورد استفاده شده است. در طول انجام فرآیند، تغییرات مورفولوژی بلور، بلورینگی، تراکم، جهت‌گیری مولکولی و ریزسختی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، خواص مکانیکی دینامیکی و خواص مکانیکی به ترتیب با استفاده از تحلیل مکانیکی دینامیکی و آزمایش کشش ارزیابی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که تغییر شکل پلاستیکی بر روی سطح نسبت به داخل بسیار آسان اتفاق می‌افتد. علاوه بر این، زیاد شدن نسبت نورد کردن سبب کاهش بلورینگی و افزایش جهت‌گیری مولکولی می‌شود. تحلیل مکانیکی دینامیکی نشان داد که نورد PLA در هنگام انجام فرآیند یک ناهمسانگردی را نمایش می‌دهد. همچنین، قدرت کششی از 1/51 مگاپاسکال به 86 مگاپاسکال افزایش پیدا می‌کند و شکست کرنش زمانی که نسبت نورد در راستای نورد کردن 60% است، از 3/5% به 1/103% افزایش می‌یابد، این نتایج نشان می‌دهد که PLA در طول فرآیند نورد همگن شده است. این نتایج مشخص می‌کند که یک فرآیند نورد مناسب (مثلا نسبت نورد 60%) منجر به بهبود خواص مکانیکی جامع PLA در جهت نورد کردن می‌شود.
1- مقدمه
در علم مواد یکی از مهمترین فن‌آوری‌ها برای حفظ منابع و کاهش ضایعات، بازیابی نام دارد. یک از تکنولوژی‌های بازیابی مؤثر که به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود، تجزیه‌ی زیستی نام دارد. در سال‌های اخیر، بسیاری از پلیمرهای تجزیه‌پذیر بیولوژیکی، از جمله پلی‌اتیلن سوکسینات (PBS)، پلی‌کاپرولاکتون (PCL) و پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) توسعه یافته‌اند. از میان این پلیمرها، PLA یکی از امیدوار‌کننده‌ترین پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر شناخته شده که قابل حمل بودن، داشتن خاصیت ترموپلاستیکی و ساختار بلوری از ویژگی‌ها آن است. علاوه بر این، PLA می‌تواند یک جایگزین پایدار برای محصولات پتروشیمی محسوب شود و می‌تواند از منابع تجدیدپذیر استخراج شود (جنوبی و همکاران، 2010). پلیمر PLA دارای مزایای فراوانی از جمله استحکام و مدول بالا (کارلوتا، 2001) و سختی خوب (جنوبی و همکاران، 2010) می‌باشد. با این حال، به علت اینکه PLA جزء مواد شکننده محسوب می‌شود، کرنش شکست بسیار کمی دارد (تقریبا 5%) (کارلوتا، 2001). از این‌رو، این مشکل سبب می‌شود که استفاده از این پلیمر در فرآیندهای صنعتی محدود شود.
Abstract
A cold rolling process was performed with extruded polylactic acid (PLA) as the crystalline polymer at different rolling ratios. The variations of the crystalline morphology, crystallinity, density, molecular orientation, and the microhardness were investigated during the process. Moreover, the dynamic mechanical properties and mechanical properties were evaluated by dynamic mechanical analysis and tensile test, respectively. The results showed that plastic deformation more easily occurred on the surface than on the interior. In addition, with the increase of the rolling ratio, the crystallinity decreased; however, the molecular orientation increased. Dynamic mechanical analysis revealed that the rolled PLA displayed an anisotropy during the process. Moreover, the tensile strength increased from 51.1 MPa to 86.0 MPa, and the fracture strain increased from 5.3% to 103.1%, in the case of a 60% rolling ratio along the rolling direction, indicating that the PLA was homogenized during the rolling process. This certified that an appropriate rolling process (i.e., the 60% rolling ratio) was conducive for improving the comprehensive mechanical properties of PLA in the rolling direction.
1. Introduction
In the field of materials, recycling is one of the most important technologies to conserve resources and to reduce waste. Biological degradation is widely considered as an effective recycling technology. In recent years, many biologically degradable polymers, e.g., polybutylene succinate (PBS), polycaprolactone (PCL) and polylactic acid (PLA) have been developed. Out of these polymers, PLA is considered as one of the most promising biodegradable, compostable, thermoplastic, and crystalline polymers. Additionally, PLA is a sustainable alternative to petrochemical-derived products and can be derived from renewable resources (Jonoobi et al., 2010). PLA has many advantages, such as high-strength, high-modulus (Garlotta, 2001) and good stiffness (Jonoobi et al., 2010). However, because PLA belongs to the group of brittle materials, the fracture strain is very low (approximately 5%) (Garlotta, 2001). Hence, this disadvantage may limit its applications in industry.
چکیده
1- مقدمه
2- آزمایش
2-1 مواد
2-2 آماده‌سازی نمونه و فرآیند نورد
2-3 مشاهده‌ی ریزساختار داخلی
2-4 بررسی رفتار بلورسازی
2-5 تعیین جهت‌گیری مولکولی
2-6 ریزسختی و توزیع آن
2-7 تحلیل مکانیکی دینامیکی
2-8 آزمایش خواص کششی
2-9 میکروسکوپ الکترونی روبشی
3- نتایج و بحث
3-1 تغییرات ساختار داخلی
3-2 اثر نسبت نورد بر روی رفتارهای بلورسازی
3-3 اثر نسبت نورد بر روی جهت‌گیری مولکولی
3-4 ریزسختی و توزیع آن
3-5 رفتار مکانیکی دینامیکی
3-6 اثر نسبت نورد بر خواص کششی
4- نتیجه‌گیری
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Materials
2.2. Specimen preparation and the rolling process
2.3. Observation of internal microstructures
2.4. Investigation of crystallization behaviors
2.5. Determination of the molecular orientation
2.6. Microhardness and its distribution
2.7. Dynamic Mechanical Analysis
2.8. Tensile property tests
2.9. Scanning electron microscope
3. Results and discussions
3.1. Variation of the internal structur
3.2. Effect of the rolling ratio on the crystallization behaviors
3.3. Effect of the rolling ratio on the molecular orientation
3.4. Microhardness and its distribution
3.5. Dynamic mechanical behavior
3.6. . Effect of rolling ratios on the tensile properties
4. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه