Development of high performance PLA based nanocomposites
高性能PLA基纳米复合材料的开发
基本信息
- 批准号:RGPIN-2019-04566
- 负责人:
- 金额:$ 2.84万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2021
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2021-01-01 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The main objective of this research program is to develop biopolymer blends based on Polylactide (PLA) with outstanding properties to replace synthetic polymer blends for engineering and possibly biomedical applications. We will examine the properties of a few promising PLA-based blends made with a bio-based polyamide (PA11) or polycaprolactone (PCL), or with biodegradable poly(butylene succinate adipate), PBSA, and poly(butylene adipate terephthalate), PBAT. In parallel, the addition of nanoparticles to promising blends will be investigated to control and stabilize their morphology and improve their final properties. Potential nanoparticles are cellulose nanocrystals (CNCs), nanoclay (montmorillonite, sepiolite, halloysite nanotubes), carbon nanotubes and graphene. The Hansen solubility parameter differences between various two components of the potential nanocomposites and polymer components will be determined and correlated with the apparent yield stress determined from rheology. These results will be used to make selections of components of most promising nanocomposites. Selective localization of the nanoparticles in the blends will be sought, in particular at the interface of both polymer components. These blends and nanocomposites will be prepared in the molten state via an internal mixer or in solution-cast methods to improve the dispersion of the nanoparticles. Possibly a compatibilizer will be used to reduce the interfacial tension between the polymer components and improve the dispersion of the nanoparticles. Rheometry in shear and elongational flows will be used to verify the stability of the blend and nanocomposite morphology and assess the efficiency of the nanoparticles with or without plasticizers in controlling droplet coalescence. Basic thermo-mechanical, tensile and impact properties of the blend nanocomposites will be determined and compared to those of polypropylene. Eventually, for selected nanocomposites, electrical or barrier properties as well as foamability would be evaluated. Fundamental and original knowledge will be gained on the use of nanoparticles and the effect of their nature and geometry on the control and stabilization of the morphology of blends. The major impact of this work will be to provide key formulations for novel PLA blend nanocomposites with outstanding properties for applications in the automotive and electronic sectors as well as in biomedical fields, sectors of major importance for Canada.
该研究计划的主要目标是开发基于聚丙交酯 (PLA) 的生物聚合物共混物,该共混物具有优异的性能,以取代合成聚合物共混物,用于工程和可能的生物医学应用。我们将研究一些有前景的 PLA 基共混物的特性,这些共混物由生物基聚酰胺 (PA11) 或聚己内酯 (PCL) 或可生物降解的聚(丁二酸己二酸丁二醇酯)、PBSA 和聚(己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)、PBAT 制成。与此同时,将研究在有前景的共混物中添加纳米颗粒,以控制和稳定其形态并改善其最终性能。潜在的纳米颗粒有纤维素纳米晶体(CNC)、纳米粘土(蒙脱土、海泡石、埃洛石纳米管)、碳纳米管和石墨烯。将确定潜在纳米复合材料和聚合物组分的不同两种组分之间的汉森溶解度参数差异,并将其与从流变学确定的表观屈服应力相关联。这些结果将用于选择最有前途的纳米复合材料的成分。将寻求共混物中纳米颗粒的选择性定位,特别是在两种聚合物组分的界面处。这些共混物和纳米复合材料将通过密炼机或溶液浇铸方法在熔融状态下制备,以改善纳米颗粒的分散性。可能使用增容剂来降低聚合物组分之间的界面张力并改善纳米颗粒的分散。剪切流和拉伸流中的流变测定将用于验证共混物和纳米复合材料形态的稳定性,并评估有或没有增塑剂的纳米颗粒在控制液滴聚结方面的效率。将确定共混纳米复合材料的基本热机械、拉伸和冲击性能,并与聚丙烯进行比较。最终,对于选定的纳米复合材料,将评估电学或阻隔性能以及发泡性。 将获得有关纳米颗粒的使用及其性质和几何形状对共混物形态控制和稳定的影响的基础和原始知识。这项工作的主要影响将是为新型 PLA 共混纳米复合材料提供关键配方,该复合材料具有出色的性能,适用于汽车和电子行业以及生物医学领域,这些领域对加拿大来说非常重要。
项目成果
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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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