تهیه و بررسی ویژگی های آمیخته های پلی اتیلن سبک ـ نشاسته گرمانرم؛ قسمت اول: اثر سازگارکننده ی PE-g-MA بر خواص مکانیکی و رفتار جریان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر

چکیده

 در این پژوهش، اثر پلی اتیلن پیوند خورده با مالئیک انیدرید (PE-g-MA) بر خواص مکانیکی، شکل شناسی و رفتار جریان آمیخته ‌های زیست تخریب پذیر پلی اتیلن سبک- نشاسته گرمانرم مطالعه شده است. نشاسته گرمانرم از پیش اختلاط نشاسته خالص با 35% وزنی گلیسیرول در دمای اتاق به ‌دست آمد. مخلوط به دست آمده سپس با استفاده از مخلوط کن داخلی در دمای oC140، دور rpm 60 و به مدت 8 دقیقه به صورت مذاب به ‌دست آمد. آمیخته ‌های پلی اتیلن سبک - نشاسته گرمانرم دارای درصدهای گوناگون نشاسته گرمانرم (10 تا 40% وزنی) با (3% وزنی) و بدون PE-g-MA، با استفاده از اکسترودر تک مارپیچه تهیه شد.شکل شناسی سطح آمیخته ‌های تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین خواص مکانیکی و جریان نمونه‌ ها با استفاده از روش‌های استاندارد مربوطه انجام شدند. تصویرهای میکروسکوپی بهبود پراکندگی ذره ‌های نشاسته در ماتریس پلی اتیلن و چسبندگی بین سطحی فازها با استفاده از سازگار کننده را تأیید می ‌کنند. نتیجه ‌های ویژگی‌های مکانیکی نیز نشان می‌ دهد که استحکام کششی نهایی، ازدیاد طول در نقطه شکست، مدول کششی و استحکام ضربه نسبی آمیخته‌ ها با افزایش مقدار نشاسته گرمانرم کاهش می‌ یابند. با این وجود، نمونه های سازگار شده خواص مکانیکی بالاتری نسبت به نمونه های بدون سازگارکننده نشان می ‌دهند. افزون بر این، نتیجه ‌های آزمون‌های رئولوژیکی نشان می ‌دهد که با افزایش مقدار نشاسته گرمانرم، شاخص جریان مذاب (MFI) نمونه ‌ها کاهش و در نتیجه گرانروی ظاهری آنها افزایش می ‌یابد. همچنین با افزایش نرخ برشی، گرانروی ظاهری نمونه‌ ها کاهش می‌ یابد که نشان دهنده رفتار شبه پلاستیک آمیخته‌ های تهیه شده می‌ باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gupta A., Sharma M., Formulation and Characterization of Biodegradable Packaging Film Derived from Potato Starch & LDPE Grafted with Maleic Anhydride-LDPE Composition, J. Polym. Environ.,18, p.484 (2010). 

[2] Prachayawarakorn J., Sangnitidej P., Boonpasith P., Properties of Thermoplastic Rice Starch Composites Reinforced by Cotton Fiber or Low-Density Polyethylene, Carbohyd. Polym., 81, p. 425 (2010).

[3] Elanmugilan M., Sreekumar P.A., Singha N.K., Al-Harthi M.A., De. S.K., Natural Weather, Soil Burial and Sea Water Ageing of Low-Density Polyethylene: Effect of Starch/Linear Low-Density Polyethylene Masterbatch, J. Appl. Polym. Sci.,129, p. 449 (2013).

[4] Liu X., Yu L., Xie F., Petinakis E., Sangwan P., Shen S., Dean K., New Evidences of Accelerating Degradation of Polyethylene by Starch, J. Appl. Polym. Sci.,130, pp.2282 (2013).

[5] Griffin G.J.L., Starch Polymer Blends, Polym.  Degrad. Stab., 45, p. 241 (1994).

[6] Liu X., Xie F., Yu L., Chen L., Li. L.,Thermal Processing of Starch-Based Polymers, Prog. Polym. Sci., 34, p. 1348 (2009).

[7] Girija B.G., Sailaja R.R.N., Low-Density Polyethylene/Plasticized Tapioca Starch Blends with the Low-Density Polyethylene Functionalized with Maleate Ester: Mechanical and Thermal Properties, J. Appl. Polym. Sci., 101, p. 1109 (2006.)

[8] Fang J.M., Fowler P.A., Tomkinson J., Hill C.A.S., The Preparation and Characterisation of a Series of Chemically Modified Potato Starches, Carbohyd. Polym., 47, p. 245 (2002).

[9] Yoo S.I., Lee T.Y., Yoon J.S., Lee I.M., Kim M.N., Lee H.S., Interfacial Adhesion Reaction of Polyethylene and Starch Blends Using Maleated Polyethylene Reactive Compatibilizer, J. Appl. Polym. Sci., . 83, p. 767 (2002).

[10] Cerclé C., Sarazin P., Favis B.D., High Performance Polyethylene/Thermoplastic Starch Blends Through Controlled Emulsification Phenomena, Carbohyd. Polym., 92, p. 138 (2013).

[11] Matzinos P., Bikiaris D., Kokkou S., Panayiotou C., Processing and Characterization of LDPE/Starch Products, J. Appl. Polym. Sci., 79, p. 2548 (2001).

[12] Gupta A., Sharma M., Characterization of Biodegradable Packaging Films Derived from Potato Starch and LDPE Grafted with Maleic Anhydride–LDPE Composition. Part-II, J. Polym. Environ., 18, p. 492 (2010).

[13] Sailaja R.R.N., Chanda M., Use of maleic Anhydride-Grafted Polyethylene as Compatibilizer for HDPE–Tapioca Starch Blends: Effects on Mechanical Properties, J. Appl. Polym. Sci., 80, p. 863 (2001).

[14] Sabetzadeh M., Bagheri R., Masoomi M.,Effect of Corn Starch Content in Thermoplastic Starch/Low-Density Polyethylene Blends on Their Mechanical and Flow Properties, J. Appl. Polym. Sci., 126, p. E63 (2012).

[15] Majid R.A., Ismail H., Taib R.M., Effects of PE-g-MA on Tensile Properties, Morphology and Water Absorption of LDPE/Thermoplastic Sago Starch Blends, Polym. Plast. Technol. Eng., 48, p. 919 (2009).

[16] Bikiaris D., C. Panayiotou C., LDPE/Starch Blends Compatibilized with PE-g-MA Copolymers, J. Appl. Polym. Sci., 7,  p. 1503 (1998). 

[17] Liu W., Wang Y.J., Sun Z., Effects of Polyethylene-Grafted Maleic Anhydride (PE-g-MA) on Thermal Properties, Morphology, and Tensile Properties of Low-Density Polyethylene (LDPE) and Corn Starch Blends, J. Appl. Polym. Sci., 88, p. 2904 (2003).

[18] Sailaja R.N.N., Chanda M., Use of Maleic Anhydride-Grafted Polyethylene as Compatibilizer for Polyethylene-Starch Blends: Effects on Mechanical Properties, J. Polym. Mater., 17, p. 165 (2000).

[19] Wang Y.J., Liu W., Sun Z., Effects of Glycerol and PE-g-MA on Morphology, Thermal and Tensile Properties of LDPE and Rice Starch Blends, J. Appl. Polym. Sci.,92, p. 344 (2004).

[20] Jang B.C., Huh S.Y., Jang J.G., Bae Y.C., Mechanical Properties and Morphology of the Modified HDPE/Starch Reactive Blend, J. Appl. Polym. Sci., 82, pp.3313 (2001).

[21] Chandra R., Rustgi R., Biodegradation of Maleated Linear Low-Density Polyethylene and Starch Blends, Polym. Degrad. Stab., 56, pp.185 (1997).

[22] IzaM., Bousmina M., Jérôme R.,Rheology of Compatibilized Immiscible Viscoelastic Polymer Blends, Rheo. Acta., 40, pp.10 (2001).

[23] Bagheri R., Effect of Processing on the Melt Degradation of Starch-Filled Ppolypropylene, Polym. Int., 48, pp.1257 (1999).