聚乳酸的介电弛豫现象水晶几丁质

文摘

水晶甲壳素被添加到聚乳酸(PLA),然后这个解放军是热处理一分钟。热处理解放军的结晶度增加到40%以上,和结晶速度也显著增加。这些材料的相对介电常数的温度依赖性()和相对介电损耗因子()也被检查。介电吸收峰值曲线的解放军甲壳素是添加和较小的解放军没有甲壳素。此外,Havriliak-Negami松弛函数是用于生产近似曲线的频率依赖关系和甲壳素与解放军补充道。因此,放松的力量甲壳素添加了解放军的小比解放军没有几丁质,和弛豫时间甲壳素添加了解放军的大约2.5倍的解放军没有甲壳素。

1。介绍

聚乳酸(PLA)是一种生物塑料。这是一个材料制成玉米淀粉。作者研究了解放军的电特性调查潜在的使用解放军作为替代原料的塑料和通过这项研究证实了解放军的电阻和电气绝缘击穿强度相当于低密度聚乙烯,原料的塑料,在温度从室温到70°C左右,因此,人民解放军是一个很好的电气绝缘材料(1,2]。此外,研究适用于polymer-insulated电缆和聚合物膜与超低介电性能使用解放军报道[3- - - - - -5]。在温度高于70°C,然而,解放军的绝缘性能恶化由于其耐热性差,这是一个有待解决的缺点[1,2]。绝缘性能的恶化是由于聚乳酸的结晶速度慢,增加结晶速度和一个可行的方法是把人民解放军与crystal-nucleating代理成一个复合材料。顺便说一下,几丁质存在于大量,等于地球上的纤维素。虽然一般的甲壳素水晶甲壳素,可以说水晶甲壳素富含活性,其活性度高于水晶几丁质(6,7]。作者选择的生物质资源,水晶使用鱿鱼软骨组成部分甲壳素,八户的主要地方产品组合水晶甲壳素和PLA复合材料,并演示了这种复合材料作的可能性增加甲壳素PLA-may能够减少温度的影响,从而阻止解放军的电特性恶化在温度高于70°C (8]。因为甲壳素的功效提高结晶速度小于晶体成核剂,如何提高结晶速度的问题必须进一步研究了解放军与几丁质相结合。在这项研究中,甲壳素后加入解放军,解放军的甲壳素被添加热处理,和热分析进行了检查介电性能。

2。样品和实验方法

解放军颗粒由三井化学公司,作为标本。1.0 wt %的甲壳素,平均直径为3μm,被添加到这个球(8]。解放军的体重平均分子量是142000。标本的制作方法使用self-nucleation推广方法(9与以前的报告(8]。甲壳素被添加的颗粒融化,混合,捏在190°C,然后在200°C热压成电影形式。已经形成一个电影,颗粒迅速冷却到室温。此外,很多细结晶核与标本控制结晶形成的。这后,热处理在100°C指定长度的一次又一次快速冷却到室温。这种film-shaped标本是50的厚度μm。当时受到热分析使用一个热通量差示扫描量热计(DSC)。解放军的DSC曲线观察,同时增加温度从20°C到200°C的速度每分钟10°C在氮气氛中。达成了200°C后,解放军的DSC曲线观察而降低温度的速度每分钟1°C。此外,介电性能测量来验证后人民解放军的电特性的甲壳素和随后的热处理。获得介电性能、容量()和介电损耗因子(标本的测定,同时加热的速度每分钟1°C从30°C到150°C,和相对介电常数()和相对介电损耗因子(),复杂的相对介电常数的实部和虚部(),分别。1 Vrms应用测量的电压和。频率(1 kHz)被用来检查的温度依赖性和。最后,检查的频率依赖性和,不一从50 Hz到1 MHz同时保持标本的温度为80°C。

3所示。实验结果和讨论

3.1。热分析

图1显示了在100°C热处理对结晶度的影响()甲壳素的解放军。甲壳素的标本没有被添加在这里叫PLA-0,和添加了甲壳素的一个叫做PLA-C。计算使用(1)下面指的DSC曲线(10]: 在哪里结晶度(%),是结晶焓(J / g),熔化焓(J / g),(100%)是融合焓(93−J / g)当解放军的结晶度为100%。当热处理时间为零,PLA-0的6%左右。适度增加随着热处理时间的增加;具体地说,它增加到42%左右后热处理进行了15分钟。PLA-0已经热处理15分钟在这里叫PLA-0 (A)。PLA-C的12%左右时,热处理时间是零。热处理后开始,它迅速增加;具体地说,它只有一分钟后达到约42%。PLA-C已经热处理一分钟在这里叫PLA-C (A)。从上述结果是明确的,15分钟的热处理要求增加PLA-0到40%以上,而只需要一分钟热处理增加PLA-C超过40%。这表明,结晶速度可以大大增加了添加几丁质,然后进行热处理。几乎保持不变后,增加了40%以上,即使进一步进行热处理。这是观察到的标本用于这项研究。

图2显示了甲壳素的偏光显微镜图像与解放军补充道。使用放大×400。没有观察到球晶PLA-0,球晶生长在PLA-0 (A)。可能self-nucleation推广方法首先标本中形成许多小球晶原子核,热处理引起的增长,所以增加了球晶密度。在PLA-C (A),球晶在PLA-0类似(A)也被观察到。这可能是因为甲壳素添加到解放军造成球晶核形成,球晶的生长密度增加球晶。另外,横纹隐约可见的球晶PLA-0 (A)和PLA-C (A)。这可能是因为球晶反弹对方球晶生长期间,停止在径向方向的生长。

图3展示了中国人民解放军的DSC曲线当温度与几丁质减少。的DSC曲线PLA-C转移了−0.3 W / g为了在这个图可见性。PLA-0的情况,观察结晶峰温度约122°C。在PLA-C的情况下,观察到在132°C的温度;也就是说,它搬到大约10°C高于PLA-0。从这个结果,认为解放军甲壳素添加促进了结晶过程中,几丁质本身功能作为成核剂。

3.2。介电特性

图4显示了相对介电常数的温度依赖性()和相对介电损耗因子()的甲壳素与解放军补充道。相对介电常数()PLA-0大幅增加从约60°C。因为玻璃化转变点()的人民解放军约60°C (1,2),可能偶极排列在这个温度伴随着主链段的运动被micro-Brownian运动热激活。PLA-0显示了一个在其峰值曲线在90°C,而PLA-0 (A)和PLA-C (A)没有显示峰值。这个峰值出现在标本中结晶温度历史测量(11]。与此同时,高峰值PLA-0 (A)和PLA-C PLA-0的(一个)小。的峰值解放军的可能是吸收,因为它出现在温度范围比(12]。另外,因为弛豫时间分布变得更广泛吸收样品的结晶度增加,PLA-0 (A)和PLA-C (A)被认为有更广泛的比PLA-0弛豫时间分布(13]。

图5显示的频率依赖性和甲壳素与解放军补充道。在80°C进行了测量,这是高于。对于PLA-0减少的频率()增加。PLA-0 (A),尽管如此,像PLA-0,它为减少增加,它会显示一个小比PLA-0率降低。的曲线PLA-C (A)是类似于PLA-0 (A)。另外,介质吸收峰值曲线PLA-0最大化3千赫,而介电吸收高峰值PLA-0 (A)和PLA-C (A)最大化约500赫兹,比PLA-0低。和这些高峰值小于PLA-0。

Maeno等人报道,Havriliak-Negami放松可以近似复杂的解放军(相对介电常数14]。复介电常数()的聚合物可以表示Havriliak-Negami松弛函数所示(2)和(3)以下,和限制低收入和高频介电常数;分别是角频率,是平均弛豫时间,和分布参数(15]: 作者发现,结果如图5被(近似2)。介电参数计算的数据如图6给出了在表1。图6显示了的情节和在85°C,虚线显示一个近似曲线。如这个图所示,作者一般都能够符合实际测量曲线近似。

PLA-0,是2.31,而PLA-0 (A)和PLA-C (A),它是在0.86和0.87之间,小于PLA-0。可以看到从图1,因为热处理增加值PLA-0 (A)和PLA-C (A),板晶体(片状晶体)可能是形成,而这些片状晶体通过把分子彼此连接,然后在无定形区域分子链被限制。换句话说,热处理可能抑制了偶极排列PLA-0 (A)和PLA-C (A)小于PLA-0 [11,15]。接下来,PLA-0是0.51,,PLA-0 (A)和PLA-C (A),它是在0.35和0.36之间,小于PLA-0。换句话说,热处理扩大了弛豫时间分布,这是符合所来自的温度依赖性在图4。因此,增加可能扩大了弛豫时间分布。

弛豫时间()PLA-0是63.7μ年代,PLA-0 (A)是127.4μ年代,PLA-0的两倍。和PLA-C (A)是159.0μ年代,PLA-0的约2.5倍。这样做的原因是,下降的原因,增加标本的抑制偶极排列,延长。

4所示。总结

聚乳酸的结晶速度是大大增加了添加1 wt %水晶甲壳素解放军然后热处理这解放军在100°C一分钟。同时,这些材料的相对介电常数的温度依赖性()和相对介电损耗因子()检查。介电吸收峰值解放军,几丁质添加曲线(PLA-C (A)),是接近热处理解放军(PLA-0 (A)),和更小的解放军没有甲壳素(PLA-0)。此外,Havriliak-Negami松弛函数是用于生产近似曲线的频率依赖关系和甲壳素添加了解放军在80°C。因此,弛豫强度()PLA-C (A)的类似PLA-0 (A)和小于PLA-0。此外,弛豫时间()PLA-C (A)大约是PLA-0的2.5倍。

确认

作者想表达自己的感激之情的人三井化学物质,公司给他们提供了解放军样本。最后,本研究在一定程度上支持赠款资金从2011年的特别研究(研究项目)资助项目八理工学院。

引用

1. k . Shinyama和美国Fujita电导和介电性能的可降解塑料,”IEEJ交易基础和材料,卷125,不。3,第208 - 204页,2005年(日本)。视图:谷歌学术搜索
2. k . Shinyama和美国Fujita机械和介质击穿特性的可降解塑料,”IEEJ交易基础和材料,卷126,不。1,31-36,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. t .中川t Nakiri、r . Hosoya和y Tajitsu,“可降解聚乳酸膜电性质”,IEEE行业应用,40卷,不。4、1020 - 1024年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. t . Nakiri y Kawachi、m .本田、k .并且绕着圆圈圈打转,t . Yamatika和y Tajitsu“电线使用可生物降解聚合物的发展,”IEEE行业应用,43卷,不。4、1069 - 1074年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. l . y . s . j . Liu邱,j . y .廖“超低介电性质的实际上电纺polylactide-polyglycolide nanofibrous膜,“日本应用物理杂志》上,50卷,不。10、10 pg05-10pg05-5, 2011页。视图:谷歌学术搜索
6. 任和s . Tokura“结构性方面的聚(甲基丙烯酸甲酯)嫁接β甲壳素共聚物由铈盐。”碳水化合物聚合物,23卷,不。1,19-25,1994页。视图:谷歌学术搜索
7. h . Sashiwa s Fujishima: Yamano et al .,“N-acetyl-D-glucosamine生产β几丁质酶水解,”化学信,30卷,不。4、308 - 309年,2001页。视图:谷歌学术搜索
8. k . Shinyama和s . Fujita”环保绝缘材料使用生物质资源的发展,”学报》第38届研讨会电气和电子绝缘材料和应用系统,第158 - 155页,2007年。视图:谷歌学术搜索
9. h .信Poly-Lactic酸,Yoneda Shuppan,东京,日本,2008年。
10. h .教授和y Ikada,Poly-Lactic酸,Kobunshi Kankokai,东京,日本,1997年。
11. t . Oi, k . Shinyama和s . Fujita”电气性能热处理poly-lactic酸。”IEEJ交易基础和材料,卷131,不。5,页395 - 400 2011(日本)。视图:谷歌学术搜索
12. k . Shinyama和美国Fujita机电poly-lactic酸的特点,添加增塑剂、”IEEJ交易基础和材料,卷130,不。4,第376 - 369页,2010年(日本)。视图:谷歌学术搜索
13. y Inuishi, t .只是,k . Kawabe和m .理念现象学电介质理论日本电气工程师协会,1973。
14. y Maeno, y山口:平井伯昌et al .,“玻璃化转变的影响在electriccal poly-L-lactic酸的导电特性,”IEEJ交易基础和材料,卷125,不。3,第260 - 254页,2005年(日本)。视图:谷歌学术搜索
15. e .福田等。高分子物理,1963年仓叶。

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