ポリ乳酸の耐熱性向上に向けた結晶化形態制御の研究

Crystallization Morphology Regulation on Enhancing Heat Resistance of Polylactic Acid.

• Yufei Liu
• Siyuan Jiang
• Wei Yan
• Min He
• Jun Qin
• Shuhao Qin
• Jie Yu

抄録

ポリ乳酸の耐熱性を向上させるために、ポリ乳酸の高温環境下での使用を拡大するために、結晶化形態を制御することを検討しました。PLAの結晶化度は、熱処理と核剤（フェニルホスホン酸亜鉛、商品名TMC）を用いて制御した。同じ結晶性のPLAでも、熱処理の違いにより熱たわみ温度が大きく変化することがわかった。PLA(4032D)及びPLA/TMC複合体の結晶化形態をX線回折(XRD)及び偏光光学顕微鏡を用いて調べた。XRD試験の結果、TMCは結晶化率を向上させることができ、熱処理はPLAの結晶性と厚さを向上させることができ、熱処理後に結晶化形態が改善されることが示唆された。核剤はPLAの結晶化度を高めることはできるが、結晶化形態を改善することはできない。この結果は、同じ結晶化度でも結晶化形態が改善され、高い耐熱性を示すことを示しており、PLAの耐熱性を向上させるための指針となり、新たな核剤の設計を容易にするものと考えられます。

To expand the use of polylactic acid (PLA) in high-temperature environments, crystallization morphology regulation was studied to enhance the heat resistance of PLA. PLA crystallinity was controlled using heat treatment and nucleating agent (zinc phenylphosphonate, brand TMC). The heat deflection temperatures of PLAs with same crystallinities considerably varied using different treatments. The crystallization morphology of PLA (4032D) and PLA/TMC composites was studied using X-ray diffraction (XRD) and polarized optical microscopy. XRD test results show that TMC can improve the crystallization rate and heat treatment can enhance the crystallinity and thickness of PLA, suggesting that the crystallization morphology improved after heat treatment. Nucleating agents can increase the crystallinity of PLA but cannot improve its crystallization morphology. The findings indicate that at the same crystallinity, PLAs exhibit improved crystallization morphology and high heat resistance; these results can provide guidance for improving the heat resistance of PLAs and facilitate the design of new nucleating agents.