生分解性ポリ乳酸/カーボンナノチューブナノコンポジットフォームの作製。レオロジー特性と発泡性が大幅に改善された

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33847-2. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.094.Epub 2020-07-14.

生分解性ポリ乳酸/カーボンナノチューブナノコンポジットフォームの作製。レオロジー特性と発泡性が大幅に改善された

Fabrication of biodegradable poly (lactic acid)/carbon nanotube nanocomposite foams: Significant improvement on rheological property and foamability.

Yang Li
Dexian Yin
Wei Liu
Hongfu Zhou
Yuxia Zhang
Xiangdong Wang

PMID: 32679324 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.094.

抄録

近年、生分解性高分子は、マイクロプラスチックに起因する環境危機や生物学的健康問題を解決するために、従来の石油系プラスチックに代わる有望な代替材料として大いに期待されている。ここでは、超低密度ポリ乳酸/カーボンナノチューブ(PLA/CNTs)ナノコンポジット発泡体を製造するためのシンプルで効果的、環境に優しいCOベースの発泡方法を提示した。CNTを徐々に組み込むことで、PLA/CNTsナノコンポジット中に3種類のネットワークが生成され、その溶融粘弾性に明確な補強効果があり、透過型電子顕微鏡、電気伝導度及びレオロジー特性の測定により証明された。具体的には、PLA/CNTsナノコンポジットの貯蔵弾性率は、純粋なPLAとは対照的に3桁高い値を示した。興味深いことに、通常の示差走査熱量測定(DSC)の場合と比較して、様々なPLA試料の高圧DSC曲線に二重溶融ピーク現象が現れた。生分解性PLA/CNTsナノコンポジットフォームは、49.6倍の超高体積膨張率(VER)で作製することに成功し、これは、いくつかのユニークな機能特性を得るために超高VERを有する他の熱可塑性ポリエステルフォームを開発するための有望な戦略を提供する可能性があります。

Recently, biodegradable macromolecules have been highly desired as a promising alternative for traditional oil-based plastics to work out the eco crisis and biological health problems triggered by microplastics. Herein, we presented a simple, effective, environmentally friendly and CO-based foaming methodology for fabricating ultra-low-density poly (lactic acid)/carbon nanotube (PLA/CNTs) nanocomposite foam. By the gradual incorporation of CNTs, three kinds of networks generated in PLA/CNTs nanocomposites and had a distinct reinforcement influence on their melt viscoelasticity, which testified by transmission electron microscope, electrical conductivity and rheological property measurements, severally. Specifically, the storage modulus of PLA/CNTs nanocomposites were 3 orders of magnitude higher in contrast to pure PLA. Interestingly, relative to that under regular differential scanning calorimetry (DSC), a double melting peak phenomenon appeared in the high-pressure DSC curves of diverse PLA specimens. Biodegradable PLA/CNTs nanocomposite foam was successfully fabricated with a super-high volume expansion ratio (VER) of 49.6 times, which could offer a promising strategy for developing other thermoplastic polyester foams with ultra-high VER to obtain some unique functional attributes.