Įvadas
Polilakto rūgštis (PLA), kaip biologiškai skaidus plastikas, pastaraisiais metais buvo plačiai naudojama vienkartinių pakuočių srityje. Išgaunamas iš atsinaujinančių išteklių, tokių kaip kukurūzų krakmolas ir cukranendrių cukranendrių cukrus, pasižymi puikiu biologiniu suderinamumu ir biologiniu skaidymu, pramoninio kompostavimo sąlygomis per kelis mėnesius suyra į anglies dioksidą ir vandenį. Tačiau žemos{2}}temperatūros našumas yra pagrindinis PLA programų apribojimas. Jo stiklėjimo temperatūra (Tg) paprastai yra 55-65 laipsniai (tipinė vertė apie 60 laipsnių). Žemesnėje temperatūroje molekulinės grandinės mobilumas smarkiai sumažėja, o medžiaga tampa kietesnė ir trapesnė, ypač šalia Tg, o tai labai paveikia jos veikimą žemoje temperatūroje.
Dabartiniai PLA našumo žemoje temperatūroje{0}}tyrime daugiausia dėmesio skiriama medžiagų modifikavimui ir teorinei analizei. Duomenys rodo, kad grynas PLA yra linkęs sutrupėti žemoje temperatūroje, o mechaninės savybės žymiai sumažėja. Žemiau -60 laipsnių stipris lenkiant ir smūginis stipris krenta, o žemiau -80 laipsnių lenkimo stipris net pasiekia nulį, o tamprumo modulis žymiai sumažėja. Tačiau specifiniai įprasto vienkartinio PLA bandymo duomenysplastikiniai skaidrūs puodeliaiprie dažniausiai naudojamų žemų temperatūrų (-20 laipsnių ) vis dar trūksta. Šiame tyrime atliekami praktiniai šio aspekto bandymai ir analizė.
I. Medžiagų charakteristikos ir bandymų pavyzdžiai
1.1 Pagrindinės PLA medžiagos charakteristikos
PLA yra pusiau{0}}kristalinis polimeras, turintis unikalią molekulinę struktūrą ir fizines savybes. Remiantis literatūra, poli-L-pieno rūgšties kristališkumas yra maždaug 37 %, Tg maždaug 65 laipsniai, lydymosi temperatūra 180 laipsnių, tempimo modulis 3-4 GPa ir lenkimo modulis 4-5 GPa. Šios charakteristikos lemia jo veikimą žemoje temperatūroje: kambario temperatūroje jis yra stiklinės būsenos, lydymosi temperatūra 150–160 laipsnių, tačiau ilgalaikio naudojimo temperatūra neturi viršyti 80 laipsnių, kitaip ji gali suminkštėti ir suirti; žemoje temperatūroje molekulinės grandinės judėjimas yra apribotas, pasižymi dideliu trapumu, tampa trapi ir lengvai nutrūksta žemiau 0 laipsnių.
1.2 Standartinių vienkartinių PLA plastikinių skaidrių puodelių specifikacijos ir charakteristikos
Rinkos tyrimai rodo, kad tipinės standartinio vienkartinio PLA specifikacijosplastikiniai skaidrūs puodeliaiyra tokie:
| Talpa (oz/ml) | Viršutinis skersmuo (mm) | Apatinis skersmuo (mm) | Aukštis (mm) | Svoris (g) | Naudokite |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 uncijos (150 ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Šalti gėrimai |
| 6 uncijos (180 ml) | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Šalti gėrimai |
| 8 uncijos (240 ml) | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Šalti gėrimai |
| 12 uncijų (360 ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Šalti gėrimai |
| 16 uncijų (480 ml) | 89 | 57 | - | 10 | Šalti gėrimai |
Šiame tyrime kaip bandomasis mėginys buvo pasirinktas įprastas 12 uncijų (360 ml) PLA permatomas puodelis. Jis sveria 8,5-9,3 g, gaminamas liejimo būdu, o jo sienelės yra plonos, o tai atitinka vienkartinių plastikinių skaidrių puodelių sąnaudų-mažinimo ir medžiagų taupymo dizaino ypatybes.
1.3 Veiklos palyginimas su tradicinėmis plastikinėmis medžiagomis
| Medžiagos tipas | Temperatūros diapazonas | Žemos{0}}temperatūros našumo charakteristikos | Tempiamasis stipris (MPa) | Pailgėjimas lūžio metu (%) | Lankstumo modulis (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 45-50 laipsnių | Trapus žemoje temperatūroje | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| PET | -40 laipsnių iki 60-70 laipsnių | Žemoje temperatūroje tampa trapus, Tg≈70 laipsnių | 57 | - | - |
| PP | -40 laipsnių iki 100 laipsnių | Išlaiko gerą kietumą esant žemai temperatūrai | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 laipsnių iki 220 laipsnių | Puikus našumas aukštoje ir žemoje{0}}temperatūroje | - | - | - |
Kaip matyti iš lentelės, PLA atsparumas temperatūrai yra žymiai mažesnis nei tradicinių plastikų: nors PET taip pat tampa trapus žemoje temperatūroje, jo veikimas yra santykinai geresnis esant -20 laipsnių ; PP turi plačiausią temperatūros diapazoną, stabilų veikimą nuo -40 laipsnių iki 100 laipsnių; CPET pasižymi geriausiu našumu aukštoje ir žemoje temperatūroje. Kalbant apie mechanines savybes, PLA tempiamasis stipris yra platus, tačiau jo pailgėjimas trūkimo metu yra mažesnis nei PP, o tai rodo santykinai nepakankamą kietumą.
II. Bandymo metodo projektavimas
2.1 Standartizuoti testavimo standartai
Šis tyrimas griežtai atitinka tarptautinius standartus, daugiausia nurodant:
- ASTM D746-20 „Standartinis plastikų ir elastomerų trapumo temperatūros bandymo metodas smūgio būdu“: nurodomas plastikų trapios lūžimo temperatūros nustatymo metodas tam tikromis smūgio sąlygomis, apibrėžiant temperatūrą, kuriai esant gali sugesti 50 % mėginių.
- ISO 974:2000 „Plastikai - Smūgio trapumo temperatūros nustatymas“: plastikams, kurie nėra kieti kambario temperatūroje, naudojami statistiniai metodai, skirti kiekybiškai įvertinti trapios lūžio temperatūrą.
- ASTM D618 „Standartinė plastikų kondicionavimo bandymams praktika“: nurodo plastikų kondicionavimo procedūras ir sąlygas prieš bandymą, užtikrinant rezultatų patikimumą ir palyginamumą.
-
2.2 Mėginių paruošimas ir aplinkos kondicionavimas
Pagal ASTM D618 standartą, prieš atliekant žemos temperatūros bandymus, bandinius reikia standartiškai apdoroti:
- Mėginio valymas:Nuvalykite mėginio paviršių švelniu plovikliu ir dejonizuotu vandeniu, kad pašalintumėte aliejaus dėmes, dulkes ir kitus teršalus. Po valymo nusausinkite paviršių švaria, minkšta šluoste, kad įsitikintumėte, jog jis yra sausas ir švarus.
- Kondicionavimas:Padėkite mėginius į standartinę laboratorijos aplinką, kurios temperatūra yra 23 ± 2 laipsniai ir santykinė oro drėgmė 50 ± 5 %, bent 48 valandoms, kad mėginiai pasiektų stabilią pradinę būseną.
- Pradinis matavimas:Po išankstinio apdorojimo išmatuokite pagrindinius matmenis, pvz., puodelio angos skersmenį, puodelio dugno skersmenį, aukštį ir sienelės storį, naudodami tikslius įrankius, pvz., mikrometrus ir suportus, ir užrašykite pradinius duomenis.
2.3 Bandymo įranga ir aplinkos kontrolė
Pagrindinė šiame tyrime naudojama įranga yra tokia:
- Žemos-temperatūros šaldiklis: profesionalus -20 laipsnių žemos temperatūros šaldiklis, kurio temperatūros reguliavimo tikslumas yra ±0,5 laipsnio ir vienodumas ±2,0 laipsnio.
- Temperatūros stebėjimo sistema: PT100 temperatūros jutikliai (tikslumas ±0,1 laipsnio) naudojami mėginio temperatūrai stebėti realiu laiku.
- Matavimo įrankiai: didelio tikslumo
- Optinė tikrinimo įranga: didelės raiškos{0}}skaitmeninis mikroskopas ir baltos šviesos interferometras paviršiaus įtrūkimams stebėti.
2.4 Bandymo parametrų nustatymai
Remiantis standartiniais reikalavimais ir faktiniais taikymo poreikiais, bandymo parametrai nustatomi taip:
| Bandymo būklė | Parametrų nustatymas | Pastabos |
|---|---|---|
| Bandymo temperatūra | -20±1 laipsnis | Tikslinė užšalimo temperatūra |
| Trumpalaikis{0}}bandymo laikas | 1 valanda, 2 valandos | Du laiko taškai |
| Ilgalaikis{0}}bandymo laikas | 24 valandos, 48 valandos, 72 valandos | Trys laiko taškai |
| Mėginio kiekis | 10 lygiagrečių mėginių vienoje grupėje | Užtikrina statistinį patikimumą |
| Temperatūros pusiausvyros laikas | Mažiausiai 1 val | Užtikrina mėginio temperatūros stabilumą |
2.5 Bandymo procedūros projektavimas
Bandymas atliekamas partijomis, kiekvienu laiko momentu išbandant 10 lygiagrečių mėginių. Konkretūs veiksmai yra tokie:
Mėginio paruošimas: iš anksto{0}}apdoroti mėginiai atsitiktinai suskirstomi į 5 grupes (po 10 mėginių vienoje grupėje). Viena grupė yra kontrolinė grupė (neužšaldyta), o likusios keturios grupės naudojamos atitinkamai 1 val., 2 val., 24 val. ir 72 val. užšalimo testams.
Pradinis našumo įvertinimas: norint nustatyti pradinius duomenis, kontrolinės grupės mėginiai apžiūrimi, matuojami matmenys, matuojamas svoris ir kietumas.
Užšaldymo testas: tiriamieji mėginiai dedami į -20 laipsnių šaldiklį. Palaukus mažiausiai 1 valandą, kad būtų užtikrinta temperatūros pusiausvyra, mėginiai paimami iš anksto nustatytu laiku, o jų veikimas įvertinamas nedelsiant, kad temperatūra nepaveiktų rezultato.
Veikimo įvertinimas: Tai apima vizualinį patikrinimą (įtrūkimai, deformacija), matmenų matavimą (pagrindinių matmenų pasikeitimus), svorio matavimą, kietumo bandymą ir įtrūkimų aptikimą (mikroskopinis plyšio ilgio, gylio ir pasiskirstymo stebėjimas).
Duomenų analizė: atliekama statistinė bandymo duomenų analizė, apskaičiuojant tokius parametrus kaip vidurkis ir standartinis nuokrypis, siekiant įvertinti rezultatų patikimumą.
III. Veiklos vertinimo standartai
3.1 Trapumo vertinimo standartai
3.1.1 Įtrūkimų ilgio klasifikavimo standartai
| Įtrūkimo lygis | Ilgio diapazonas | Sunkumas | Sprendimo kriterijai |
|---|---|---|---|
| Nedidelis įtrūkimas | Mažesnis arba lygus 2 mm | Nežymus | Funkcionalumui įtakos neturi |
| Trumpas įtrūkimas | 2-5 mm | Vidutinis | Turi įtakos estetikai, bet ne funkcionalumui |
| Vidutinis įtrūkimas | 5-10 mm | Sunkus | Įtakoja funkcionalumą |
| Ilgas įtrūkimas | >10 mm | Itin sunkus | Sukelia struktūrinį gedimą |
3.1.2 Įtrūkimų tankio įvertinimas
Įtrūkimų tankis=Bendras įtrūkimo ilgis / mėginio paviršiaus plotas. Plyšių šakojimosi tankis ir pasiskirstymo charakteristikos taip pat fiksuojamos ir įvertinamos pagal GB/T13298-2015 standartą.
3.1.3 Trapumo temperatūros įvertinimas
Pagal ASTM D746 ir ISO 974 standartus, trapumo temperatūra reiškia temperatūrą, kuriai esant 50 % mėginių trapiai lūžta tam tikromis smūgio sąlygomis. Nors šiame tyrime daugiausia dėmesio skiriama -20 laipsnių, buvo atlikti papildomi bandymai, siekiant nustatyti PLA plastikinių skaidrių puodelių trapumo temperatūros diapazoną..
3.2 Deformacijos vertinimo standartai
3.2.1 Linijinio matmens keitimo greitis
Tiesinio pokyčio rodiklis (%)=(matmenys po gydymo - pradinis matmuo) / pradinis matmuo × 100%. Pagrindiniai matavimai apima puodelio burnos skersmens, puodelio dugno skersmens, aukščio ir sienelės storio pokyčius.
3.2.2 Formos deformacijos koeficientas
Iškrypimas: išmatuokite puodelio žiočių ir dugno lygumo nuokrypį. Didžiausias leistinas nuokrypis yra 0,5 mm, su atskaitos plokštumos lygumo paklaida<0.05 mm.
Apvalumo nuokrypis: apvalumo matavimo prietaisu išmatuokite puodelio apvalumo pokytį skirtinguose aukščiuose.
Statmens nuokrypis: išmatuokite statmenumo pokytį tarp puodelio ašies ir apatinio paviršiaus.
3.2.3 Apimties kitimo greitis
Tūrio kitimo greitis (%)=(Tūris po gydymo - Pradinis tūris) / Pradinis tūris × 100%. Tūris matuojamas vandens pripildymo metodu, naudojant tikslų matavimo cilindrą pripildyto vandens tūriui matuoti.
3.2.4 Sienelės storio vienodumo pokytis
Mikrometru išmatuokite sienelės storį prie puodelio angos, puodelio korpuso vidurio ir dugno (4 kryptys kiekvienoje vietoje). Apskaičiuokite standartinį nuokrypį ir variacijos koeficientą, kad įvertintumėte vienodumo pokytį.
3.3 Išsamus veiklos vertinimo pažymiai
| Įvertinimas | Trapumo lygis | Deformacijos lygis | Naudojimo rekomendacija |
|---|---|---|---|
| Puikiai | Jokių įtrūkimų | Deformacija<1% | Tinka normaliam naudojimui |
| Gerai | Nežymūs įtrūkimai (<2mm) | Deformacija 1-3% | Naudokite atsargiai |
| Sąžininga | Trumpi įtrūkimai (2-5 mm) | Deformacija 3-5% | Nerekomenduojama ilgai{0}}naudoti |
| Vargšas | Medium-long cracks (>5 mm) | Deformation >5% | Netinkamas naudojimui |
| Labai prastas | Stiprus įtrūkimas | Sunki deformacija | Visiška nesėkmė |
IV. Bandymų rezultatai ir analizė
4.1 Trumpalaikiai-užšalimo bandymo rezultatai (1–2 val.)
Trumpalaikiai{0}}testai parodė, kad PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai labai trapūs žemoje-temperatūroje esant -20 laipsnių. Konkretūs duomenys yra tokie:
| Bandymo laikas | Pavyzdžio numeris | Plyšimo būklė | Didžiausias įtrūkimo ilgis (mm) | Vidutinis įtrūkimų tankis (mm/cm²) | Puodelio burnos skersmens pokytis (%) | ūgio pokytis (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 valanda | 1-5 | Nežymūs įtrūkimai | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0,6 iki -0,9 | -0,3 iki -0,6 |
| 1 valanda Vidutinis | - | Nežymūs įtrūkimai | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 valandas | 6-10 | Trumpi įtrūkimai/Nežymūs įtrūkimai | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1,0 iki -1,3 | -0,6 iki -0,9 |
| 2 valandų vidurkis | - | Trumpi įtrūkimai | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
Po 1 valandos užšaldymo visuose mėginiuose atsirado nedideli įtrūkimai. Šie įtrūkimai dažniausiai buvo pasiskirstę palei puodelio kraštą, puodelio korpuso įtempių koncentracijos srityse ir dugno bei šoninės sienelės sankirtoje, palyginti išsibarstę. Po 2 valandų užšalimo įtrūkimai pablogėjo, trumpi įtrūkimai atsirado 4 iš 5 mėginių. Vidutinis įtrūkimų ilgis ir tankis gerokai padidėjo, o tai rodo, kad ilgesnis užšalimo laikas padidina trapų lūžių.
Kalbant apie deformaciją, po 1 valandos vidutinis puodelio angos skersmuo sumažėjo -0,76±0,1%, o aukštis -0,46±0,1%; po 2 valandų susitraukimas buvo dar reikšmingesnis, taurelės angos skersmuo susitraukė -1,16±0,1%, o aukštis -0,76±0,1%. Deformacija atitinka PLA žemos temperatūros terminio susitraukimo charakteristikas.
4.2 Ilgalaikio{1}}užšalimo testo rezultatai (24 val. ar daugiau)
Ilgalaikiai{0}}bandymai parodė, kad PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai toliau blogėja ir buvo rimtų struktūrinių pažeidimų. Duomenys yra tokie:
| Bandymo laikas | Pavyzdžio numeris | Įtrūkimo būklė | Didžiausias įtrūkimo ilgis (mm) | Vidutinis įtrūkimų tankis (mm/cm²) | Puodelio burnos skersmens pokytis (%) | ūgio pokytis (%) | Svorio pokytis (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 valandos | 11-15 | Vidutiniai/ilgi įtrūkimai | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2,1 iki -2,5 | -1,6 iki -2,0 | -0,2 iki -0,3 |
| 48 valandos | 16-20 | Ilgi įtrūkimai / stiprūs įtrūkimai | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2,9 iki -3,3 | -2,3 iki -2,7 | -0,3 iki -0,5 |
| 72 valandos | 21-25 | Stiprus įtrūkimas | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3,5 iki -3,8 | -2,9 iki -3,2 | -0,5 iki -0,6 |
4.3 Temperatūros pasiskirstymo ir aušinimo charakteristikų analizė
Temperatūros pusiausvyros laikas: mėginiui atvėsti nuo kambario temperatūros (23 laipsniai) iki -20 laipsnių užtrunka 30–40 minučių ir mažiausiai 1 valandą, kad pasiektų temperatūros pusiausvyrą, kuri yra susijusi su mėginio sienelės storiu, tūriu ir šaldiklio aušinimo pajėgumu.
Temperatūros pasiskirstymo tolygumas: -20 laipsnių aplinkoje temperatūrų skirtumas tarp skirtingų mėginio dalių yra ±0,5 laipsnio ribose, o puodelio burnos, korpuso ir dugno temperatūra yra vienoda, atitinkanti bandymo reikalavimus.
Terminio susitraukimo charakteristikos: Kai PLA puodelis atvėsta nuo kambario temperatūros iki -20 laipsnių, linijinis susitraukimo greitis yra maždaug 0,3–0,5%. Šis susitraukimas sukuria vidinį įtempį puodelio sienelėje, o tai yra svarbi įtrūkimų susidarymo priežastis.
4.4 Lyginamoji analizė su tradicinėmis plastikinėmis medžiagomis
Siekiant išaiškinti PLA plastikinių skaidrių puodelių trūkumus esant žemai temperatūrai, jie buvo išbandyti ir lyginami su PET ir PP plastikiniais skaidriais puodeliais -20 laipsnių temperatūroje. Rezultatai yra tokie:
| Medžiagos tipas | Bandymo laikas | Plyšimo būklė | Didžiausias įtrūkimo ilgis (mm) | Vidutinis įtrūkimų tankis (mm/cm²) | Puodelio burnos skersmens pokytis (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 2 valandas | Trumpi įtrūkimai | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| PET | 2 valandas | Jokių įtrūkimų | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 valandas | Jokių įtrūkimų | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Galima pastebėti, kad PET ir PP efektyvumas žemoje{0}}temperatūroje yra žymiai geresnis nei PLA: po 2 valandų užšalimo PET nepastebėjo jokių įtrūkimų, o po 24 valandų – tik nedideli įtrūkimai; Viso bandymo metu PP neparodė įtrūkimų, o jo matmenų susitraukimas taip pat buvo mažiausias. Šis našumo skirtumas atsiranda dėl medžiagos savybių-PET Tg yra maždaug 70 laipsnių, o PP Tg yra maždaug nuo -10 laipsnių iki 0 laipsnių, išlaikant kietumą esant -20 laipsnių; o PLA Tg yra maždaug 60 laipsnių, daug aukštesnė už bandymo temperatūrą, būdingas tipiškas stiklinis trapumas.
4.5 Gedimo mechanizmo analizė
Remiantis mikroskopiniais stebėjimais, PLA nesėkmėplastikiniai skaidrūs puodeliaiesant -20 laipsnių kyla dėl kelių veiksnių derinio:
Trapus lūžis žemoje-temperatūroje: esant -20 laipsnių PLA molekulinių grandinių judėjimas yra apribotas, todėl prarandamas tvirtumas, todėl jos gali lūžti veikiant vidiniam ar išoriniam įtempimui.
Šiluminio įtempio koncentracija: PLA turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, todėl aušinant susidaro šiluminis įtempis. Įtrūkimai prasideda ir plinta įtempių koncentracijos vietose, tokiose kaip puodelio apvadas, korpusas ir dugno ir sienos jungtis;
Kristališkumo pokyčiai: Ilgalaikė žema temperatūra gali sukelti PLA šaltą kristalizaciją, dar labiau padidindama medžiagos trapumą.
Streso atsipalaidavimo efektas: esant žemai temperatūrai, PLA streso atsipalaidavimo greitis mažėja, todėl sunku atsikratyti vidinio įtempio, pagreitėja įtrūkimų plitimas.
V. Diskusija ir rekomendacijos
5.1 Praktinis taikymas Testo rezultatų reikšmė
Bandymai rodo, kad įprasti vienkartiniai skaidrūs PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai turi reikšmingų apribojimų esant -20 laipsnių: matomi įtrūkimai atsiranda po trumpalaikio-užšalimo (1-2 val.), o ilgalaikis (24 val. ar daugiau) užšaldymas sukelia konstrukcijos griūtį. Tai reiškia, kad PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai nėra tinkami ilgalaikiam laikymui -20 laipsnių temperatūroje. Jei būtina naudoti žemą temperatūrą, pirmenybę rekomenduojama teikti PET arba PP medžiagoms; jei reikia naudoti PLA, siekiant sumažinti žalą, reikia imtis tokių priemonių kaip sienelės storio padidinimas ir apsauginių movų pridėjimas.
5.2 Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos testo rezultatams
Medžiagos veiksniai: PLA Tg, molekulinės masės pasiskirstymas, kristališkumas ir plastifikatoriaus kiekis turi įtakos jo veikimui žemoje{0}}temperatūroje. Plastifikatorių, tokių kaip dioktilo adipatas (DOA) ir dibutilo sebacatas (DBS), pridėjimas gali pagerinti kietumą.
Konstrukciniai projektavimo veiksniai: puodelio sienelės storis ir įtempių koncentracijos sričių dizainas turi įtakos atsparumui įtrūkimams. Padidinus sienelės storį, gali pagerėti našumas, tačiau padidės išlaidos.
Aplinkos ir proceso veiksniai: užšalimo greitis ir temperatūros svyravimai gali paspartinti medžiagos senėjimą; gamybos procesai, tokie kaip liejimo įpurškimo parametrai ir aušinimo greitis, turi įtakos pradinei gaminio kokybei.
Medžiagos modifikavimas: sumažinkite PLA Tg kopolimerizuodami / maišydami, pridėkite žemos-temperatūrų plastifikatorių ir kontroliuokite kristališkumą branduolių formavimo priemonėmis;
Konstrukcijos optimizavimas: sustorinkite pagrindines dalis, tokias kaip puodelio kraštelis ir dugnas, optimizuokite dizainą, kad sumažintumėte įtempių koncentraciją, ir pritaikykite PLA/PE kompozicinę struktūrą.
Naudojimas ir standartai: Venkite ilgalaikio -PLA plastikinių skaidrių puodelių laikymo -20 laipsnių temperatūroje, kontroliuokite temperatūros kitimo greitį; skatinti PLA žemos temperatūros taikomųjų programų veikimo standartų ir naudojimo gairių nustatymą.
5.3 Tobulinimo pasiūlymai
Medžiagos modifikavimas:Sumažinti PLA Tg kopolimerizuojant / maišant, pridėti žemos temperatūros plastifikatorių ir kontroliuoti kristališkumą branduolių formavimo priemonėmis;
Struktūrinis optimizavimas:Pastorinkite pagrindines dalis, pvz., puodelio kraštą ir dugną, ir optimizuokite dizainą, kad sumažintumėte įtempių koncentraciją.
Naudojimas ir standartai:Venkite ilgalaikio{0}}PLA plastikinių skaidrių puodelių laikymo -20 laipsnių temperatūroje ir valdykite temperatūros kitimo greitį.
5.4 Tyrimo apribojimai ir perspektyvos
- Šiame tyrime buvo išbandyti tik 12 uncijų PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai, esant vienai -20 laipsnių temperatūrai ir per 72 valandas, ir neapėmė kitų specifikacijų, temperatūros ir drėgmės faktorių. Būsimi tyrimai turi išplėsti bandymų apimtį, sukurti žemai temperatūrai pritaikytas modifikuotas PLA medžiagas, tobulinti vertinimo sistemą ir skatinti racionalų PLA taikymą žemos temperatūros pakuotėse.
-
VI. Santrauka
Šiame tyrime buvo sistemingai įvertintas įprastų vienkartinių skaidraus PLA plastikinių stiklinių puodelių atsparumas -20 laipsnių šalčiui, atliekant standartizuotus bandymus ir pateikiamos šios pagrindinės išvados:
Trapaus lūžio našumas: trumpalaikis užšalimas (1-2 val.) lėmė nedidelius arba trumpus įtrūkimus, o ilgalaikis užšalimas (72 val.) lėmė vidutinį 30,5 mm plyšio ilgį, dėl kurio įvyko visiškas konstrukcijos gedimas;
Deformacijos našumas: užšalimas privertė plastikinius skaidrius puodelius susitraukti, o didžiausias susitraukimas buvo -3,7% puodelio ratlankio skersmens ir -3,1% aukščio; laikui bėgant sustiprėjo deformacija;
Medžiagų palyginimas: PLA efektyvumas žemoje{0}}temperatūroje yra daug prastesnis nei PET ir PP, kurie išlaikė gerą vientisumą bandymo laikotarpiu;
Gedimo mechanizmas: žemos-temperatūros trapumas, terminio įtempio koncentracija, kristališkumo pokyčiai ir įtampos atsipalaidavimas kartu lėmė PLA gedimą;
Naudojimo rekomendacijos: įprasti skaidrūs PLA plastikiniai skaidrūs puodeliai netinka ilgalaikiam-naudojimui -20 laipsnių temperatūroje; trumpalaikis-naudojimas reikalauja atsargumo; pirmenybę teikti žemai temperatūrai pritaikomoms medžiagoms, tokioms kaip PET ir PP.
