Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Improving thermomechanical properties of PLA
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH).
2018 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Förbättring av termomekaniska egenskaper hos PLA (Swedish)
Abstract [en]

Poly(lactic acid) (PLA) is a renewable, biodegradable thermoplastic polyester that can be found either as an amorphous or a semi-crystalline polymer, with a glass transition temperature (Tg) of ca. 60 °C. The most interesting mechanical properties for the application in this work arose from a 60:40 blend (reference blend) of amorphous and semi-crystalline PLAs, obtaining an elongation at break of 25% and the corresponding stress at break of 34 MPa. In the case of semi-crystalline PLA, the elongation at break decreased compared to the reference 60:40 blend, whereas an opposite effect was observed for the amorphous PLA, while the tensile strength was lower for both. However, the difficulty of working with the semi-crystalline PLA in solution has been a problem since it can only be dissolved in a few solvents. In this work, amorphous PLA was blended with other polymers in order to match the mechanical properties of the reference 60:40 blend without significantly decreasing the Tg. The blends of PLA were prepared using miscible stiff polymers such as poly(methyl methacrylate) (PMMA) to add strength, or more mobile polymers such as poly(ethylene oxide) (PEO) to increase elongation, while tuning the ratios in a ternary blend to avoid decreasing the Tg which would be detrimental for the main application. Furthermore, poly(butyrate adipate terephthalate) (PBAT), a biodegradable polymer, was investigated for the possibility of increasing elongation without reducing the strength. Moreover, immiscible polymers such as polyamide 11 (PA11/Nylon11) have been investigated together with compatibilization via reactive epoxy-containing polymers poly(ethylene glycidyl methacrylate) (PEGM) and Joncryl. The miscibility of cellulose derivatives, such as cellulose acetate butyrate (CAB) and cellulose acetate (CA), was also investigated, the latter together with compatibilization via poly(ethylene glycol) (PEG). The study found that compatibilization of Nylon11 with Joncryl was successful and it increases both the elongation and the tensile strength, while PBAT can increase the elongation significantly while keeping the strength high. In addition, a 75/20/5 weight% blend of PLA/PMMA/PEO showed a significant increase in tensile strength while keeping the elongation and Tg at the same level as of neat amorphous PLA.

Abstract [sv]

Polylaktid är en förnyelsebar och biologiskt nedbrytbar termoplastisk polyester och återfinns både som en amorf och semi-kristallin polymer med en glastransitionstemperatur (Tg) vid ca. 60 °C. De mest intressanta mekaniska egenskaperna för det tänkta användningsområdet i detta arbete uppkom från en 60:40 blandning (referensblandning) av amorft respektive semi-kristallint PLA, vilken uppvisade en brottöjning på 25% med den korresponderande spännkraften vid brott på 34 MPa. Brottöjningen för det semi-kristallina PLA:t minskade jämfört med 60:40 referensblandningen medan motsatt effekt observerades för amorft PLA med den korresponderande spännkraften vid brott lägre för båda jämfört med referensblandningen. Att arbeta med semi-kristallint PLA kan vara problematiskt då det endast är lösbart i ett fåtal lösningsmedel. I detta arbete blandades därför amorft PLA med andra polymerer för att uppnå samma mekaniska egenskaper som referensblandningen utan att signifikant sänka Tg. PLA-blandningarna preparerades med styva polymerer som poly(metylmetakrylat) (PMMA) för att ge blandningen styrka eller mer mobila polymerer som poly(etylenoxid) (PEO) för att öka brottöjning och i en tertiär blandning optimerades viktsration mellan dem för att undvika en sänkning av Tg vilket skulle få negativa konsekvenser för dess användningsområde. Vidare så undersöktes den bionedbrytbara polymeren Poly(butyrat adipat tereftalat) (PBAT) för möjligheten att öka brottöjningen utan att sänka spännstyrkan. Icke-kompatibla polymerer som polyamid 11 (PA11/Nylon11) har undersökts tillsammans med kompatibilisering via reaktiva epoxi-innehållande polymerer Joncryl och poly(etylenglycidyl metakrylat) (PEGM). Kompatibiliteten av cellulosaderivaten cellulosaacetat-butyrat (CAB) och cellulosaacetat (CA) undersöktes också, den senare tillsammans med poly(etylenglykol) (PEG) för att undersöka den kompatibiliserande effekten. Studien fann att kompatibilisering av Nylon11 med Joncryl lyckades och ökade både brottöjningen och spännstyrkan, medan PBAT kan öka brottöjningen samtidigt som spännstyrkan fortfarande är hög. Vidare så uppvisade en 75/20/5 vikt% blandning av PLA/PMMA/PEO en signifikant ökning av spännstyrkan medan brottöjningen och Tg hölls kvar på samma nivå som amorft PLA.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 35
Keywords [en]
PLA, poly(lactic acid), renewable, blend, thermomechanical
National Category
Materials Engineering Textile, Rubber and Polymeric Materials
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-259610OAI: oai:DiVA.org:kth-259610DiVA, id: diva2:1352500
External cooperation
AkzoNobel
Educational program
Master of Science in Engineering - Chemical Science and Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-09-19 Created: 2019-09-19 Last updated: 2019-09-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH)
Materials EngineeringTextile, Rubber and Polymeric Materials

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 11 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf