Nghiên cứu chế tạo vật liệu Composite trên cơ sở PLA/Talc định hướng ứng dụng trong công nghệ in 3D
Email tác giả liên hệ:
htcnhan@hcmus.edu.vnDOI:
https://doi.org/10.54644/jte.2025.1949Từ khóa:
PLA, Composite, Công nghệ in 3D, Talc, Phân hủy sinh họcTóm tắt
Nghiên cứu này nhằm chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh học trên cơ sở Polylactic acid và bột Talc, tiếp đó đánh giá sự tác động của chất trợ tương hợp PLA-g-MAH (MAH) đến tính chất của vật liệu. Sự ảnh hưởng của bột Talc và MAH lên PLA được đặc trưng qua tính chất cơ lý, chỉ số chảy (MFI), tính chất nhiệt và hình thái học của vật liệu. Kết quả cho thấy cấu trúc và tính chất của hỗn hợp PLA/Talc khác với PLA/Talc/MAH và khác với PLA nguyên sinh. Với sự có mặt của PLA-g-MAH trong hỗn hợp vật liệu làm tăng độ bền uốn, độ bền va đập và tăng độ kéo cao hơn PLA nguyên sinh. Bằng phương pháp phân tích DSC chúng tôi nhận thấy rằng nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) tăng và nhiệt độ kết tinh lạnh (Tc) của vật liệu giảm khi phối trộn Talc và PLA-g-MAH (MAH) vào PLA so với PLA nguyên sinh. Qua phân tích TGA chúng tôi thấy rằng thấy việc bổ sung Talc làm giảm độ bền nhiệt của PLA và sự phân hủy xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn khi hàm lượng Talc tăng. Ảnh chụp SEM của vật liệu cho thấy các phiến Talc phân bố khá đều trên nền polymer và không có sự kết tụ rõ ràng. Ngoài ra, vật liệu composite phân huỷ sinh học PLA/Talc/MAH được nghiên cứu làm tăng hàm lượng Talc trong hỗn hợp góp phần cải thiện độ bền kéo, độ cứng và ổn định kích thước do khả năng hạn chế sự di chuyển của các mạch polymer trong nền PLA. Kết quả chỉ ra rằng hỗn hợp PLA/Talc/MAH với 10% trọng lượng Talc cho thấy chỉ số chảy (MFI) cao hơn PLA nguyên sinh và các đặc tính cơ lý của hỗn hợp này đủ để tạo ra sợi 3D.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
M. Karamanlioglu and Ü. Alkan, “Influence of degradation of PLA with high degree of crystallinity on fungal community structure in compost,” Compost Science & Utilization, vol. 28, no. 3–4, pp. 169–178, 2020, doi: 10.1080/1065657X.2020.1864514. DOI: https://doi.org/10.1080/1065657X.2020.1864514
E. Balla et al., “Poly(lactic acid): A versatile biobased polymer for the future with multifunctional properties—From monomer synthesis, polymerization techniques and molecular weight increase to PLA applications,” Polymers, vol. 13, no. 11, p. 1822, 2021, doi: 10.3390/polym13111822. DOI: https://doi.org/10.3390/polym13111822
H. Li, M. A. Huneault, and H. Li, “Comparison of the crystallization behavior of PLA/talc composites,” Polymer Engineering & Science, vol. 54, no. 7, pp. 1573–1580, 2014, doi: 10.1002/pen.23680. DOI: https://doi.org/10.1002/pen.23680
M. Pluta, A. Galeski, M. Alexandre, M. A. Paul, and P. Dubois, “Polylactide/talc composites: morphology and mechanical properties,” Journal of Applied Polymer Science, vol. 86, no. 6, pp. 1497–1506, 2002, doi: 10.1002/app.11121. DOI: https://doi.org/10.1002/app.11309
G. Gorrasi and R. Pantani, “Effect of talc on the physical–mechanical properties and biodegradation of poly(lactic acid),” Polymer Degradation and Stability, vol. 98, no. 4, pp. 1006–1014, 2013, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.01.024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.02.005
A. Huang, P. Yu, X. Jing, H. Mi, L. Geng, B. Chen, and X. Peng, “The effect of talc on the mechanical, crystallization and foaming properties of poly(lactic acid),” Journal of Macromolecular Science, Part B: Physics, vol. 55, no. 9, pp. 908–924, 2016, doi: 10.1080/00222348.2016.1217186. DOI: https://doi.org/10.1080/00222348.2016.1217186
T. Khuenkeao, N. Petchwattana, and S. Covavisaruch, “Thermal and mechanical properties of bioplastic poly(lactic acid) compounded with silicone rubber and talc,” AIP Conference Proceedings, vol. 1713, 2016, doi: 10.1063/1.4942294. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4942294
C. Lee, M. Pang, S. Koay, H. Choo, and K. Tshai, “Talc-filled polylactic-acid biobased polymer composites: Tensile, thermal and morphological properties,” SN Applied Sciences, vol. 2, no. 3, pp. 1–6, 2020, doi: 10.1007/s42452-020-2172-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-020-2172-y
S. Ham, “The investigation of PLA–talc composites in 3D printing,” University of Delaware, pp. 15–17, 2020, doi: 10.1063/1.5045948. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5045948
S. Dikmen, B. Ersoy, and D. Dikmen, “Adsorption behaviour of ionic and non-ionic surfactants onto talc—a naturally hydrophobic mineral: A comparative study,” Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A – Applied Sciences and Engineering, vol. 21, pp. 139–152, 2020, doi: 10.18038/estubtda.829712. DOI: https://doi.org/10.18038/estubtda.829712
A. Akbari, M. Jawaid, A. Hassan, and H. Balakrishnan, “Epoxidized natural rubber toughened polylactic acid/talc composites: Mechanical, thermal, and morphological properties,” Journal of Composite Materials, vol. 48, no. 7, pp. 769–781, 2013, doi: 10.1177/0021998313477461. DOI: https://doi.org/10.1177/0021998313477461
X. Liu, T. Wang, L. Chow, M. Yang, and J. Mitchell, “Effects of inorganic fillers on the thermal and mechanical properties of poly(lactic acid),” International Journal of Polymer Science, vol. 2014, Article ID 827028, 2014, doi: 10.1155/2014/827028. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/827028
K. Miparanum, B. Albar, and A. Abando, “Effects of functional fillers in the mechanical properties of 3D-printed polylactic acid deposition modelling: A literature review,” Ateneo de Davao University, Davao City, 2022, doi: 10.14293/S2199-1006.1.SOR-.PPJZTVP.v1. DOI: https://doi.org/10.14293/S2199-1006.1.SOR-.PPJZTVP.v2
S. Bhandari, R. A. Lopez-Anido, and D. J. Gardner, “Enhancing the interlayer tensile strength of 3D printed short carbon fiber reinforced PETG and PLA composites via annealing,” Additive Manufacturing, vol. 30, p. 100922, 2019, doi: 10.1016/j.addma.2019.100922. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100922
L. Zhang, S. Lv, C. Sun, L. Wan, H. Tan, and Y. Zhang, “Effect of MAH-g-PLA on the properties of wood fiber/polylactic acid composites,” Polymers, vol. 9, no. 11, p. 591, 2017, doi: 10.3390/polym9110591. DOI: https://doi.org/10.3390/polym9110591
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Bản quyền (c) 2025 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ Thuật
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
