Ιδιότητες νανοσύνθετων μιγμάτων από πολυ(γαλακτικό οξύ) και πολυ(ηλεκτρικό βουτυλενεστέρα), με συμβατοποίηση και προσθήκη νανοϊνώδους κυτταρίνης
Creators: name: Λαθήρα, Γεωργία Δ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Πολυ(γαλακτικό οξύ)
Πολυ(ηλεκτρικός βουτυλενεστέρας)
Βιοαποικοδόμηση
Poly(lactic acid)
Poly(butylene succinate)
Biodegradation

description: Η παρούσα έρευνα εξετάζει τις ιδιότητες των νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών με την διπλή επίδραση συμβατοποίησης και προσθήκης νανοϊνώδους κυτταρίνης (nanofibrillated cellulose, NFC). Τα υλικά παρασκευάστηκαν με ανάμιξη πολυ(γαλακτικού οξέος) (PLA) και πολυ(ηλεκτρικού βουτυλενεστέρα) (PBS) με την τεχνική ανάμιξης τήγματος σε διπλοκόχλιο εξωθητήρα και αναλογία μάζας 80/20 PLA προς PBS. Εμπλουτίστηκαν με 1wt% NFC, είτε στην αρχική της μορφή είτε ακετυλιωμένη. Για την καλύτερη αναμιξιμότητα, τα μίγματα συμβατοποιήθηκαν με την χρήση ενός συμπολυμερούς PLA-co-PBS. Η επιτυχής ανάμιξη επιβεβαιώθηκε με την χρήση Φασματοσκοπίας Υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT-IR). Οι μηχανικές ιδιότητες αξιολογήθηκαν μέσω δοκιμών εφελκυσμού, αποκαλύπτοντας βελτιωμένη αντοχή και επιμήκυνση στα συμβατοποιημένα μίγματα σε σχέση με το καθαρό PLA. Η μορφολογία και η αναμιξιμότητα επιβεβαιώθηκε από την τεχνική Ηλεκτρονιακής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM). Τα θερμικά και κρυσταλλογραφικά χαρακτηριστικά διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τις τεχνικές Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC), Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) και Οπτική Μικροσκοπία Πολωμένου Φωτός (PLM) που αποκάλυψαν την ενισχυμένη κρυστάλλωση του PLA παρουσία νανοκυτταρίνης. Επιπλέον, η υδροφιλία των τελικών μιγμάτων μετρήθηκε με την μέθοδο της Γωνίας Επαφής με το νερό (Water Contact Angle). Τέλος, αξιολογήθηκε η επίδραση της νανοκυτταρίνης στην Ενζυμική Υδρόλυση και στην δυνατότητα αποικοδόμησης των υλικών με την μέτρηση της απώλειας μάζας και διεξήχθησαν μελέτες μετανάστευσης για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των υλικών για εφαρμογές στη συσκευασία τροφίμων. Τα ευρήματα αυτά συμβάλλουν στην πρόοδο και στην βελτίωση των πολυμερικών μιγμάτων ως προς την βιωσιμότητα και την ευρύτερη εφαρμογή τους.
description: This research investigates the properties of nanocomposite polymer materials under the dual influence of compatibilization and the addition of nanofibrillated cellulose (NFC). The materials were prepared by blending poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene succinate) (PBS) using melt mixing in a twin-screw extruder at a mass ratio of 80/20 PLA to PBS. They were enriched with 1 wt% NFC, either in its pristine form or acetylated. To enhance miscibility, the blends were compatibilized with a PLA-co-PBS copolymer. Successful mixing was confirmed through Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). The mechanical properties were evaluated via tensile tests, revealing improved strength and elongation in the compatibilized blends compared to neat PLA. The morphology and miscibility of the materials were assessed using Scanning Electron Microscopy (SEM). The thermal and crystallization characteristics were examined using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and X-ray Diffraction (XRD) and Polarized Light Microscopy (PLM), which revealed enhanced crystallization of PLA in the presence of nanocellulose. Additionally, the hydrophilicity of the final blends was measured using the Water Contact Angle method. Finally, the effect of nanocellulose on enzymatic hydrolysis and the biodegradability of the materials was evaluated by measuring mass loss and migration studies were also conducted to assess the potential of the materials for use in food packaging applications. These findings contribute to the advancement and improvement of polymer blends in terms of sustainability and broader applicability.