Effect of annealing on thermal and dynamic mechanical properties of poly(lactic acid) - Université de Lille Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Journal of Applied Polymer Science Année : 2022

Effect of annealing on thermal and dynamic mechanical properties of poly(lactic acid)

Résumé

Effects of annealing temperature (Ta: 80-140°C) and time (ta: 3-30h) on the crystalline phase transition in poly(lactic acid) (PLA) were studied by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). In the DSC curves, the sample annealed at Ta=80°C with time interval (ta: 10-30h) demonstrates a peculiarly small exothermal peak (Texo) around 130°C, just prior to the melting point, corresponding to the disorder-to-order (’-to-) phase transition, while the sample annealed at temperature (Ta: 90-110°C) shows a double melting behavior considered as the '- phase transition. Towards low temperatures, the glass modulus Eg reported by DMA thermograms, shows an important increase (30 000 MPa) at Ta=80°C for ta=3h, due to the nucleation density extremely high in low PLA materials crystallization. After a sharp drop to 3 600MPa at Ta=110°C, a marked improvement of Eg (15900MPa) is observed around Ta=120°C for all samples, regardless of time ta. This interesting effect (improvement of Eg in the range Ta=100-120°C) can be correlated with the grow of crystallinity in the same domain of Ta, and the ’- phase transition Ta (Ta: 90-110°C) determined by the double Tm melting DSC peak, which is confirmed by the increase of Tg for Ta=90-110°C.
Les effets de la température de recuit (Ta : 80-140°C) et du temps (ta : 3-30h) sur la transition de phase cristalline dans le poly(acide lactique) (PLA) ont été étudiés par Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC) et Analyse Mécanique Dynamique ( DMA). Dans les courbes DSC, l'échantillon recuit à Ta=80°C avec un intervalle de temps (ta : 10-30h) présente un pic exothermique particulièrement petit (Texo) autour de 130°C, juste avant le point de fusion, correspondant au désordre- transition de phase d'ordre ('-à-), tandis que l'échantillon recuit à température (Ta : 90-110°C) montre un comportement de double fusion considéré comme la transition de phase '-. Vers les basses températures, le module du verre Eg rapporté par les thermogrammes DMA, montre une augmentation importante (30 000 MPa) à Ta=80°C pendant ta=3h, en raison de la densité de nucléation extrêmement élevée dans les matériaux à faible cristallisation PLA. Après une forte chute à 3 600MPa à Ta=110°C, une nette amélioration de Eg (15900MPa) est observée autour de Ta=120°C pour tous les échantillons, quel que soit le temps ta. Cet effet intéressant (amélioration de Eg dans la gamme Ta=100-120°C) peut être corrélé avec la croissance de la cristallinité dans le même domaine de Ta, et la transition de phase '- Ta (Ta : 90-110° C) déterminé par le pic DSC de fusion double Tm, qui est confirmé par l'augmentation de Tg pour Ta = 90-110°C.

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hal-03871477 , version 1 (25-11-2022)

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Citer

Assia Zennaki, Latifa Zair, Khadidja Arabeche, Lina Benkraled, Ulrich Maschke, et al.. Effect of annealing on thermal and dynamic mechanical properties of poly(lactic acid). Journal of Applied Polymer Science, 2022, Journal of Applied Polymer Science, 139 (44), pp.e53095. ⟨10.1002/app.53095⟩. ⟨hal-03871477⟩
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