Thermal and mechanical properties of poly(L-lactic acid) nucleated with N,N’-bis(phenyl) 1,4-naphthalenedicarboxylic acid dihydrazide

The modified poly(L-lactic acid) (PLLA) with different contents (0.5−3 wt %) of N,N’-bis(phenyl) 1,4-naphthalenedicarboxylic acid dihydrazide (NAPH) were prepared to evaluate effects of NAPH on melt-crystallization behavior (DSC), thermal degradation (TGA) and mechanical properties of PLLA. The melt-crystallization results demonstrated that NAPH as a heterogeneous organic nucleating agent enhanced crystallization ability of PLLA in cooling, and PLLA/1%NAPH had the best crystallization ability because of the highest onset crystallization temperature and the sharpest melt-crystallization peak. However, melt-crystallization behavior also depended on the cooling rate and final melting temperature, overall, a relative slow cooling rate and low final melting temperature were beneficial for crystallization of PLLA. The cold-crystallization results indicated that NAPH had an inhibition for cold-crystallization process of PLLA, and the cold-crystallization peak shifted towards lower temperature and became wider with an increase of NAPH concentration. The different melting behaviors of PLLA/NAPH after melt-crystallization and isothermal-crystallization efficiently reflected the accelerating role of NAPH for PLLA crystallization; the double melting peaks formed in heating were thought to result from melting-recrystallization, as well as that a higher crystallization temperature could cause melting peak to appear in higher temperature regions and possess larger melting enthalpy. A comparative analysis on thermal degradation in air illustrated that the addition of NAPH accelerated decomposition of PLLA, but a decrease of onset decomposition temperature was inhibited by the probable interaction of PLLA with NAPH. Moreover, the tensile test showed that NAPH decreased tensile modulus and elongation at break of PLLA, whereas PLLA with low concentration of NAPH had higher tensile strength than pure PLLA.

Poli(kwas L-mlekowy) (PLLA) modyfikowano dodatkiem 0,5−3 % mas. dihydrazydu kwasu N,N’-bis(fenylo) 1,4-naftalenodikarboksylowego (NAPH). Zbadano wpływ NAPH na topnienie i krystalizację (DSC), degradację termiczną (TGA) i właściwości mechaniczne PLLA. Analiza procesu krystalizacji ze stanu stopionego modyfikowanego PLLA wykazała, że NAPH, jako heterogeniczny organiczny środek zarodkujący, zwiększał zdolność do krystalizacji PLLA podczas chłodzenia, a próbka PLLA/1% NAPH charakteryzowała się najwyższą temperaturą początku krystalizacji i najostrzejszym pikiem krystalizacji ze stanu stopionego. Przebieg procesu krystalizacji zależał również od szybkości chłodzenia i końcowej temperatury topnienia próbki. Względnie mała szybkość chłodzenia i niska końcowa temperatura topnienia były korzystne dla procesu krystalizacji PLLA. Analiza procesu zimnej krystalizacji wskazała, że obecność NAPH hamowała zimną krystalizację PLLA, jej pik przesuwała w kierunku niższych wartości temperatury, a wraz ze wzrostem stężenia NAPH pik stawał się szerszy. Różny przebieg procesów topnienia PLLA/NAPH po krystalizacji ze stanu stopionego i krystalizacji izotermicznej odzwierciedla przyspieszającą rolę NAPH w krystalizacji PLLA. Autorzy uważają, że podwójne piki topnienia powstające podczas ogrzewania wynikają z zachodzącego procesu topnienia-rekrystalizacji, a także, że wyższa temperatura krystalizacji może być przyczyną pojawienia się piku topnienia w obszarach wyższej temperatury i zwiększenia entalpii topnienia. Analiza porównawcza rozkładu termicznego w atmosferze powietrza wykazała, że dodatek NAPH przyspieszył rozkład PLLA, ale prawdopodobne oddziaływanie PLLA z NAPH wpłynęło na zmniejszenie temperatury początku rozkładu. Ponadto, dodatek większej ilości NAPH spowodował zmniejszenie modułu sprężystości przy rozciąganiu i wydłużenia przy zerwaniu PLLA, jednak PLLA zawierający niewielką ilość NAPH wykazywał większą wytrzymałość na rozciąganie niż niemodyfikowany PLLA.