The mechanical properties of PLA fi

The mechanical properties of PLA film and PLA nanocomposite films were investigated for the effect of the CNCs as a reinforcing agent in the PLA nanocomposite films. The mechanical properties such as tensile strength, elongation at break, and Young’s modulus are presented in Table 1. Fig. 4 shows typical tensile stress-strain curves for PLA and PLA nanocomposites with CNCs at different concentrations. As in Table 1, no significant change was observed in both tensile strength and elongation at break with the addition of 1% CNCs, while a 15% increase in Young’s modulus was observed compared with that of the PLA film. Fig. 4 clearly shows that Young’s modulus values of all nanocomposites were significantly higher ( ≤ 0.05) than that of the PLA film. The incorporation of 3% CNCs and 5% CNCs into the PLA matrix increased Young’s modulus by 22% and 24%, respectively. Similar results of improvements in Young’s modulus were reported by Haafiz et al. (2013) and Jonoobi et al. (2010). According to Haafiz et al. (2013), the main reason for the increase in Young’s modulus upon increasing addition of CNCs is the stiffening effect and higher crystallinity of the filler, which is a typical behavior of filler/polymer nanocomposites.The tensile strength of the PLA/CNC 3% nanocomposite was the highest that of the film containing 5% CNCs decreased relative to it. This may be attributable to the agglomeration of cellulose nanoparticles, primarily via Van der Waals forces (Haafiz et al., 2013). This phenomenon was also observed in the study by Pereira et al. (2014), which identified the same trend in Young’s modulus as the CNC content increased. As CNC contents increased, CNC particles agglomerate together and form larger clusters instead of binding with PLA (Cao, Zavattieri, Youngblood, Moon, & Weiss, 2016). Therefore, when CNC was added more than 3%, poor interfacial adhesion between the polymer matrix and the filler leads to lower tensile strength (Haafiz et al., 2013). Therefore, it is important to have a uniform dispersion of CNCs, enhancing the adhesion between the reinforcing agents and the polymer matrix.The elongation at break gradually decreased with further increase of CNCs in the PLA film. It is a common trend in thermoplastic composites that a decrease in elongation at break occurs as the fiber concentration increases (Mathew, Oksman, & Sain, 2005). Other studies have reported that the reason for this is the stiffening effect of the filler, leading to significant local stress concentrations and reduced strain to failure (Pei et al., 2010). In this study, it can be explained that agglomerated CNCs as shown in the SEM analysis could cause the reductions in tensile strength and elongation at break for PLA/CNC nanocomposites compared with those of the PLA film

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มีการตรวจสอบคุณสมบัติเชิงกลของฟิล์ม PLA และฟิล์มนาโนคอมโพสิต PLA สำหรับผลของ CNC ในฐานะสารเสริมแรงในฟิล์มนาโนคอมโพสิตของ PLA คุณสมบัติทางกล เช่น ความต้านทานแรงดึง การยืดตัวที่จุดขาด และโมดูลัสของ Young แสดงไว้ในตารางที่ 1 รูปที่ 4 แสดงเส้นโค้งความเค้นแรงดึง-ความเครียดทั่วไปสำหรับนาโนคอมโพสิต PLA และ PLA ด้วย CNC ที่ความเข้มข้นต่างกัน เช่นเดียวกับในตารางที่ 1 ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญทั้งในด้านความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวเมื่อขาดด้วยการเพิ่ม CNC 1% ในขณะที่โมดูลัสของ Young เพิ่มขึ้น 15% เมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์ม PLA รูปที่ 4 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าค่าโมดูลัสของ Young ของนาโนคอมโพสิตทั้งหมดสูงกว่าค่าของฟิล์ม PLA อย่างมีนัยสำคัญ ( ≤ 0.05) การรวม CNC 3% และ CNC 5% เข้ากับเมทริกซ์ PLA ช่วยเพิ่มโมดูลัสของ Young ขึ้น 22% และ 24% ตามลำดับ Haafiz และคณะรายงานผลลัพธ์ที่คล้ายกันของการปรับปรุงโมดูลัสของ Young (2013) และ Jonoobi และคณะ (2010) ตามคำกล่าวของฮาฟิซ และคณะ (2013) สาเหตุหลักที่ทำให้โมดูลัสของ Young เพิ่มขึ้นเมื่อเติม CNC เพิ่มขึ้นก็คือ ผลการแข็งตัวและความเป็นผลึกที่สูงขึ้นของฟิลเลอร์ ซึ่งเป็นพฤติกรรมทั่วไปของฟิลเลอร์/นาโนคอมโพสิตโพลีเมอร์ ความต้านทานแรงดึงของ PLA/CNC 3% นาโนคอมโพสิตเป็นค่าสูงสุดของฟิล์มที่มี CNC 5% ลดลงเมื่อเทียบกับมัน สิ่งนี้อาจเกิดจากการรวมตัวกันของอนุภาคนาโนเซลลูโลส โดยส่วนใหญ่ผ่านกองกำลัง Van der Waals (Haafiz et al., 2013) ปรากฏการณ์นี้ยังถูกสังเกตในการศึกษาของ Pereira และคณะ (2014) ซึ่งระบุถึงแนวโน้มเดียวกันในโมดูลัสของ Young เมื่อเนื้อหา CNC เพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณ CNC เพิ่มขึ้น อนุภาค CNC จะรวมตัวกันและก่อตัวเป็นกระจุกที่ใหญ่ขึ้นแทนที่จะจับกับ PLA (Cao, Zavattieri, Youngblood, Moon, & Weiss, 2016) ดังนั้น เมื่อเติม CNC มากกว่า 3% การยึดเกาะของพื้นผิวระหว่างเมทริกซ์โพลีเมอร์และฟิลเลอร์ที่ไม่ดีจะทำให้ความต้านทานแรงดึงลดลง (Haafiz et al., 2013) ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีการกระจายตัวของ CNC ที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างสารเสริมแรงและเมทริกซ์โพลีเมอร์ การยืดตัวที่จุดขาดจะค่อยๆ ลดลงตามการเพิ่มขึ้นของ CNC ในฟิล์ม PLA ต่อไป เป็นแนวโน้มทั่วไปในเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตที่การยืดตัวที่ลดลงเมื่อขาดเกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นของเส้นใยเพิ่มขึ้น (Mathew, Oksman, & Sain, 2005) การศึกษาอื่น ๆ รายงานว่าเหตุผลนี้คือผลจากการแข็งตัวของฟิลเลอร์ ซึ่งนำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่นอย่างมีนัยสำคัญ และลดความเครียดจนถึงความล้มเหลว (Pei et al., 2010) ในการศึกษานี้ สามารถอธิบายได้ว่า CNC ที่เกาะกลุ่มกันดังที่แสดงในการวิเคราะห์ SEM อาจทำให้ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่จุดขาดสำหรับนาโนคอมโพสิต PLA/CNC ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์ม PLA

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ศึกษาคุณสมบัติทางกลของฟิล์ม PLA และฟิล์มคอมโพสิตนาโน PLA
บทบาทของ CNCs ในฟิล์มคอมโพสิตนาโน PLA เป็นตัวเสริมแรง คุณสมบัติทางกลเช่นความต้านทานแรงดึงการยืดตัวที่แตกและโมดูลัสของหยางจะแสดงในตารางที่ 1 รูปที่ 4 แสดงเส้นโค้งความเค้นแรงดึงโดยทั่วไปของวัสดุนาโนคอมโพสิต PLA และ PLA ที่มี CNCs ที่ความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ดังที่แสดงในตารางที่ 1 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่แตกหักด้วยการเพิ่ม 1% CNCs ในขณะที่โมดูลัสของ Young เพิ่มขึ้น 15% เมื่อเทียบกับฟิล์ม PLA รูปที่ 4 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าค่าโมดูลัสของหยางของวัสดุนาโนคอมโพสิตทั้งหมดสูงกว่า (≤0.05) โมดูลัสของหยางของฟิล์ม PLA อย่างมีนัยสำคัญ การผสม 3% CNCs และ 5% CNCs ในเมทริกซ์ PLA เพิ่มโมดูลัสของ Young 22% และ 24% ตามลำดับ Haafiz et al. (2013) และ Jonoobi et al. (2010) รายงานผลที่คล้ายคลึงกันของการปรับปรุงโมดูลัสของหยาง สอดคล้องกัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ศึกษาสมบัติทางกลของฟิล์มโพลีแลคติคและฟิล์มนาโนคอมโพสิตโพลีแลคติค
บทบาทของCNCsเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในฟิล์มนาโนคอมโพสิตพอลิแลคติก สมบัติทางกลเช่นความต้านทานแรงดึงการยืดตัวของรอยแตกและโมดูลัสของyoungแสดงในตารางที่1 รูปที่4แสดงเส้นโค้งความเค้น-ความเค้นแรงดึงโดยทั่วไปของนาโนคอมโพสิตPLAและPLAที่มีความเข้มข้นที่แตกต่างกันของCNC ดังแสดงในตารางที่1ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสําคัญในความแข็งแรงของแรงดึงและการยืดตัวของการแตกหักหลังจากเพิ่มซีเอ็นซี1 %แต่โมดูลัสของyoungเพิ่มขึ้น15 %เมื่อเทียบกับฟิล์มPLA รูปที่4แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าค่าโมดูลัสของyoungของnanocompositesทั้งหมดสูงกว่าค่าโมดูลัสของyoungของฟิล์มPLAอย่างมีนัยสําคัญ(≤0.05 ) การรวม3 %ของCNCsและ5 %ของCNCsเข้ากับเมทริกซ์PLAเพิ่มขึ้น22 %และ24 %ตามลําดับ Haafiz et al . ( 2013 )และJonoobi et al . ( 2010 )รายงานผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันในการปรับปรุงโมดูลัสของyoung ตามHaafiz et al . ( 2013 )สาเหตุหลักที่โมดูลัสของyoungเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการเพิ่มขึ้นของซีเอ็นซีคือผลกระทบของการแข็งตัวและการตกผลึกที่สูงขึ้นของฟิลเลอร์ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของฟิลเลอร์/พอลิเมอร์นาโนคอมโพสิต ความต้านทานแรงดึงของPLA/CNC 3 % nanocompositesมีค่าสูงสุดในขณะที่ความต้านทานแรงดึงของฟิล์มที่มีซีเอ็นซี5 %ลดลง นี่อาจเป็นเพราะการควบแน่นของอนุภาคนาโนเซลลูโลสส่วนใหญ่ผ่านแรงvan der waals ( Haafiz et al.,2013 ) ปรากฏการณ์นี้ยังได้รับการสังเกตโดย Pereira et al . ( 2014 )ซึ่งพบว่าโมดูลัสของyoungแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มเช่นเดียวกับเนื้อหาของCNCที่เพิ่มขึ้น เมื่อเนื้อหาของซีเอ็นซีเพิ่มขึ้นอนุภาคซีเอ็นซีจะรวมตัวกันและสร้างเอนโทรปีขนาดใหญ่กว่าที่จะรวมกับPLA ( Cao,Zavattieri,youngblood,Moon,& Weiss,2016 ) ดังนั้นเมื่อเพิ่มCNCมากกว่า3 %การยึดเกาะระหว่างเมทริกซ์โพลิเมอร์กับฟิลเลอร์จะแย่ลงส่งผลให้ความต้านทานแรงดึงลดลง( Haafiz et al.,2013 ) ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสําคัญที่CNCsจะกระจายตัวอย่างสม่ําเสมอและเพิ่มการยึดเกาะระหว่างตัวเสริมและเมทริกซ์โพลิเมอร์ เมื่อปริมาณCNCsในฟิล์มเพิ่มขึ้นการยืดตัวของรอยแตกจะค่อยๆลดลง เมื่อความเข้มข้นของเส้นใยเพิ่มขึ้นการยืดตัวของคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกจะลดลงเป็นแนวโน้มทั่วไป( Mathew,Oksman and Sain,2005 ) การศึกษาอื่นๆรายงานว่าเหตุผลคือผลกระทบของการแข็งตัวของฟิลเลอร์ซึ่งส่งผลให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่นและลดความล้มเหลว( Pei et al.,2010 ) ในการศึกษานี้สามารถอธิบายได้ว่าเมื่อเทียบกับฟิล์มPLAการรวมตัวของCNCที่แสดงในการวิเคราะห์SEMอาจส่งผลให้ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของการแตกหักของPLA/CNC nanocompositesลดลง