Introduzzjoni
L-aċidu polilattiku (PLA), bħala plastik bijodegradabbli, intuża ħafna fil-qasam tal-ippakkjar li jintremew fl-aħħar snin. Derivat minn riżorsi rinnovabbli bħal lamtu tal-qamħirrum u bagasse tal-kannamieli, juri bijokompatibilità u bijodegradabilità eċċellenti, li jiddekomponi f'dijossidu tal-karbonju u ilma fi żmien ftit xhur taħt kundizzjonijiet ta 'kompost industrijali. Madankollu, il-prestazzjoni f'temperatura baxxa-hija limitazzjoni ewlenija għall-applikazzjonijiet PLA. It-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) tagħha hija tipikament 55-65 grad (valur tipiku madwar 60 grad). Taħt din it-temperatura, il-mobilità tal-katina molekulari tonqos drastikament, u l-materjal isir aktar diffiċli u aktar fraġli, speċjalment ħdejn Tg, li jaffettwa b'mod sinifikanti l-prestazzjoni f'temperatura baxxa tiegħu.
Ir-riċerka attwali dwar il-prestazzjoni ta' PLA-temperatura baxxa tiffoka prinċipalment fuq il-modifika tal-materjal u l-analiżi teoretika. Id-dejta turi li PLA pur huwa suxxettibbli għall-fraġilità f'temperaturi baxxi, bi tnaqqis sinifikanti fil-proprjetajiet mekkaniċi. Taħt -60 grad, is-saħħa tal-liwi u s-saħħa tal-impatt jonqsu drastikament, u taħt -80 grad, is-saħħa tal-liwi saħansitra tilħaq żero, filwaqt li l-modulu elastiku jonqos b'mod sinifikanti. Madankollu, data tat-test speċifika għal PLA ordinarju li jintremewtazzi ċari tal-plastikf'temperaturi baxxi użati b'mod komuni (-20 grad ) għadu nieqes. Dan l-istudju jwettaq testijiet u analiżi prattiċi dwar dan l-aspett.
I. Karatteristiċi tal-Materjal u Kampjuni tat-Test
1.1 Karatteristiċi Bażiċi tal-Materjal PLA
PLA huwa polimeru semi-kristallin bi struttura molekulari unika u proprjetajiet fiżiċi. Skont il-letteratura, l-aċidu poli-L{-lattiku għandu kristallinità ta' madwar 37%, Tg ta' bejn wieħed u ieħor 65 grad, punt ta' tidwib ta' 180 grad, modulu ta' tensjoni ta' 3-4 GPa, u modulu ta' liwi ta' 4{12}}5 GPa. Dawn il-karatteristiċi jiddeterminaw il-prestazzjoni f'temperatura baxxa tiegħu: f'temperatura tal-kamra, huwa fi stat tal-ħġieġ, b'punt ta 'tidwib ta' 150-160 grad, iżda t-temperatura tal-użu fit-tul m'għandhiex taqbeż it-80 grad, inkella hija suxxettibbli għal trattib u degradazzjoni; f'temperaturi baxxi, il-moviment tal-katina molekulari huwa ristrett, juri fraġilità sinifikanti, isir fraġli u jinkiser faċilment taħt 0 grad.
1.2 Speċifikazzjonijiet u Karatteristiċi ta 'tazzi ċari tal-plastik PLA Disposable Standard
Ir-riċerka tas-suq turi li l-ispeċifikazzjonijiet tipiċi tal-PLA standard li jintremewtazzi ċari tal-plastikhuma kif ġej:
| Kapaċità (oz/ml) | Dijametru ta' Fuq (mm) | Dijametru tal-qiegħ (mm) | Għoli (mm) | Piż (g) | Użu |
|---|---|---|---|---|---|
| 5oz (150ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Xorb kiesaħ |
| 6oz (180ml) | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Xorb kiesaħ |
| 8oz (240ml) | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Xorb kiesaħ |
| 12oz (360ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Xorb kiesaħ |
| 16oz (480ml) | 89 | 57 | - | 10 | Xorb kiesaħ |
Dan l-istudju għażel tazza trasparenti PLA ta' 12oz (360ml) disponibbli b'mod komuni bħala l-kampjun tat-test. Jiżen 8.5-9.3g, huwa manifatturat bl-użu ta 'molding ta' injezzjoni, u għandu ħitan irqaq, konsistenti mal-karatteristiċi tad-disinn ta 'tnaqqis fl-ispiża-u li jiffrankaw il-materjal ta' tazzi ċari tal-plastik li jintremew.
1.3 Tqabbil tal-Prestazzjoni ma 'Materjali tal-plastik tradizzjonali
| Tip ta' Materjal | Firxa tat-Temperatura | Karatteristiċi tal-Prestazzjoni ta'-Temperatura Baxxa | Qawwa tat-tensjoni (MPa) | It-titwil fil-waqfa (%) | Modulu tal-Flessjoni (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 45-50 grad | Fraġli f'temperaturi baxxi | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| PET | -40 grad sa 60-70 grad | Isir fraġli f'temperaturi baxxi, Tg≈70 grad | 57 | - | - |
| PP | -40 grad sa 100 grad | Iżomm toughness tajba f'temperaturi baxxi | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 grad sa 220 grad | Prestazzjoni eċċellenti ta' temperatura għolja u baxxa{0} | - | - | - |
Kif jidher mit-tabella, ir-reżistenza tat-temperatura tal-PLA hija sinifikament aktar baxxa minn dik tal-plastiks tradizzjonali: għalkemm il-PET isir ukoll fraġli f'temperaturi baxxi, il-prestazzjoni tiegħu hija relattivament aħjar f'-20 grad; PP għandu l-akbar firxa ta 'temperatura, bi prestazzjoni stabbli minn -40 grad sa 100 grad; CPET għandu l-aħjar prestazzjoni b'temperatura għolja u baxxa. F'termini ta 'proprjetajiet mekkaniċi, PLA għandu firxa wiesgħa ta' saħħa tat-tensjoni, iżda t-titwil tiegħu waqt il-waqfa huwa inqas minn dak tal-PP, li jindika toughness relattivament insuffiċjenti.
II. Disinn tal-Metodu tat-Test
2.1 Standards tal-Ittestjar Standardizzat
Dan l-istudju jsegwi b'mod strett l-istandards internazzjonali, prinċipalment jirreferu:
- ASTM D746-20 "Metodu tat-Test Standard għat-Temperatura ta 'Fraġilità tal-Plastik u Elastomeri mill-Impatt": Jispeċifika metodu biex tiġi ddeterminata t-temperatura tal-ksur fraġli tal-plastik taħt kundizzjonijiet speċifiċi ta' impatt, li tiddefinixxi t-temperatura li fiha 50% tal-kampjuni x'aktarx ifallu.
- ISO 974:2000 "Plastiki - Determinazzjoni tat-temperatura tal-fraġilità tal-impatt": Għal plastiks li mhumiex riġidi f'temperatura ambjentali, jintużaw tekniki statistiċi biex jikkwantifikaw it-temperatura tal-ksur fraġli.
- ASTM D618 "Prattika Standard għall-Kondizzjonament tal-Plastik għall-Ittestjar": Jispeċifika l-proċeduri ta 'kondizzjonament u l-kundizzjonijiet għall-plastiks qabel l-ittestjar, u jiżgura l-affidabbiltà u l-komparabbiltà tar-riżultati.
-
2.2 Kampjun Pretrattament u Kundizzjonament Ambjentali
Skont l-istandard ASTM D618, il-kampjuni tat-test jeħtieġu trattament standardizzat minn qabel qabel l-ittestjar ta'-temperatura baxxa:
- Tindif tal-kampjun:Naddaf il-wiċċ tal-kampjun b'deterġent ħafif u ilma dejonizzat biex tneħħi tbajja taż-żejt, trab, u kontaminanti oħra. Wara t-tindif, nixxef il-wiċċ b'ċarruta nadifa u ratba biex tiżgura li tkun niexfa u nadifa.
- Kundizzjonament:Poġġi l-kampjuni f'ambjent standard tal-laboratorju f'temperatura ta '23±2 grad u umdità relattiva ta' 50±5% għal mill-inqas 48 siegħa biex tiżgura li l-kampjuni jilħqu stat inizjali stabbli.
- Kejl Inizjali:Wara t-trattament minn qabel, kejjel id-dimensjonijiet ewlenin bħad-dijametru tal-ftuħ tat-tazza, id-dijametru tal-qiegħ tat-tazza, l-għoli u l-ħxuna tal-ħajt billi tuża għodod ta 'preċiżjoni bħal mikrometri u kalipers, u rrekordja d-dejta inizjali.
2.3 Tagħmir tat-Test u Kontroll Ambjentali
It-tagħmir ewlieni użat f'dan l-istudju huwa kif ġej:
- -Friżer b'Temperatura Baxxa: -Friżer tal-ħażna b'temperatura baxxa professjonali ta '20 grad bi preċiżjoni ta' kontroll tat-temperatura ta '±0.5 grad u uniformità ta' ±2.0 grad.
- Sistema ta 'Monitoraġġ tat-Temperatura: Sensers tat-temperatura PT100 (eżattezza ± 0.1 grad) jintużaw biex jimmonitorjaw it-temperatura tal-kampjun f'ħin reali.
- Għodod tal-Kejl: Mikrometri ta'-preċiżjoni għolja (eżattezza 0.01mm), kalipers vernier (eżattezza 0.02mm), u bilanċ elettroniku (eżattezza 0.01g).
- Tagħmir ta 'Spezzjoni Ottika: Mikroskopju diġitali ta'-riżoluzzjoni għolja u interferometru tad-dawl abjad għall-osservazzjoni tal-qsim tal-wiċċ.
2.4 Issettjar tal-Parametri tat-Test
Ibbażat fuq rekwiżiti standard u ħtiġijiet attwali ta 'applikazzjoni, il-parametri tat-test huma stabbiliti kif ġej:
| Kundizzjoni tat-Test | L-issettjar tal-parametri | Rimarki |
|---|---|---|
| Temperatura tat-Test | -20±1 grad | It-temperatura tal-iffriżar fil-mira |
| -Ħin tat-Test għal żmien qasir | 1 siegħa, 2 sigħat | Żewġ punti tal-ħin |
| -Ħin tat-Test fit-tul | 24 siegħa, 48 siegħa, 72 siegħa | Tliet punti ta' ħin |
| Kwantità tal-Kampjun | 10 kampjuni paralleli għal kull grupp | Jiżgura affidabbiltà statistika |
| Ħin ta' Ekwilibriju tat-Temperatura | Mill-inqas siegħa | Jiżgura l-istabbiltà tat-temperatura tal-kampjun |
2.5 Disinn tal-Proċedura tat-Test
It-test isir f'lottijiet, b'10 kampjuni paralleli ttestjati f'kull punt ta' ħin. Il-passi speċifiċi huma kif ġej:
Preparazzjoni tal-Kampjun: Il--kampjuni ttrattati minn qabel huma maqsuma b'mod każwali f'5 gruppi (10 kampjuni għal kull grupp). Grupp wieħed iservi bħala l-grupp ta 'kontroll (mhux iffriżat), u l-erba' gruppi li jifdal jintużaw għal testijiet ta 'ffriżar ta' siegħa, sagħtejn, 24 siegħa u 72 siegħa, rispettivament.
Evalwazzjoni tal-Prestazzjoni Inizjali: Il-kampjuni tal-grupp ta 'kontroll jgħaddu minn spezzjoni viżwali, kejl dimensjonali, kejl tal-piż, u ttestjar tal-ebusija biex tiġi stabbilita data ta' linja bażi.
Test tal-Ffriżar: Il-kampjuni tat-test jitqiegħdu fi friża ta '-20 grad. Wara li tistenna mill-inqas siegħa biex tiżgura l-ekwilibriju tat-temperatura, il-kampjuni jitneħħew fil-ħinijiet predeterminati, u l-prestazzjoni tagħhom tiġi evalwata immedjatament biex jiġi evitat ir-rebound tat-temperatura li jaffettwa r-riżultati.
Evalwazzjoni tal-Prestazzjoni: Din tinkludi spezzjoni viżwali (xquq, deformazzjoni), kejl dimensjonali (bidliet fid-dimensjonijiet ewlenin), kejl tal-piż, ittestjar tal-ebusija, u skoperta ta 'xquq (osservazzjoni mikroskopika tat-tul, fond u distribuzzjoni tal-qsim).
Analiżi tad-Dejta: Analiżi statistika titwettaq fuq id-dejta tat-test, li tikkalkula parametri bħall-medja u devjazzjoni standard biex tiġi vvalutata l-affidabbiltà tar-riżultati.
III. Standards ta' Evalwazzjoni tal-Prestazzjoni
3.1 Standards ta' Evalwazzjoni ta' Fraġilità
3.1.1 Standards tal-Klassifikazzjoni tat-Tul tal-Xquq
| Xquq Livell | Firxa tat-Tul | Severità | Kriterji ta' Ġudizzju |
|---|---|---|---|
| Xaqq Minuri | Inqas minn jew ugwali għal 2mm | Ħfief | Ma taffettwax il-funzjonalità |
| Qasir Qasir | 2-5mm | Moderat | Taffettwa l-estetika iżda mhux il-funzjonalità |
| Xquq Medju | 5-10mm | Sever | Taffettwa l-funzjonalità |
| Xquq twil | >10mm | Estremament Sever | Iwassal għal falliment strutturali |
3.1.2 Evalwazzjoni tad-densità tal-qsim
Densità tal-qasma=Tul totali tal-qsim / Erja tal-wiċċ tal-kampjun. Id-densità tal-fergħat tal-qsim u l-karatteristiċi tad-distribuzzjoni huma wkoll irreġistrati u evalwati skont l-istandard GB/T13298-2015.
3.1.3 Evalwazzjoni tat-Temperatura tal-Fraġilità
Skont l-istandards ASTM D746 u ISO 974, it-temperatura tal-fraġilità tirreferi għat-temperatura li fiha 50% tal-kampjuni jgħaddu minn ksur fraġli taħt kundizzjonijiet speċifiċi tal-impatt. Għalkemm dan l-istudju jiffoka fuq -20 grad, saru testijiet addizzjonali biex jiddeterminaw il-firxa tat-temperatura tal-fraġilità tat-tazzi ċari tal-plastik PLA.
3.2 Standards ta' Evalwazzjoni ta' Deformazzjoni
3.2.1 Rata tal-Bidla tad-Dimensjoni Lineari
Rata ta' bidla lineari (%)=(Dimensjoni wara t-trattament - Dimensjoni inizjali) / Dimensjoni inizjali × 100%. Il-kejl ewlieni jinkludi bidliet fid-dijametru tal-ħalq tat-tazza, id-dijametru tal-qiegħ tat-tazza, l-għoli u l-ħxuna tal-ħajt.
3.2.2 Koeffiċjent tad-Deformazzjoni tal-Forma
Warpage: Kejjel id-devjazzjoni tal-flatness tal-ħalq u l-qiegħ tat-tazza. Id-devjazzjoni massima permissibbli hija 0.5 mm, bi żball ta 'flatness tal-pjan ta' referenza ta '<0.05 mm.
Devjazzjoni tond: Kejjel il-bidla fit-tond tat-tazza f'għoli differenti billi tuża strument tal-kejl tat-tond.
Devjazzjoni tal-perpendikularità: Kejjel il-bidla fil-perpendikularità bejn l-assi tat-tazza u l-wiċċ tal-qiegħ.
3.2.3 Rata tal-Bidla tal-Volum
Rata tal-bidla fil-volum (%)=(Volum wara t-trattament - Volum inizjali) / Volum inizjali × 100%. Il-volum jitkejjel bil-metodu tal-mili tal-ilma, bl-użu ta 'ċilindru tal-kejl ta' preċiżjoni biex ikejjel il-volum tal-ilma mimli.
3.2.4 Bidla fl-uniformità tal-ħxuna tal-ħajt
Kejjel il-ħxuna tal-ħajt fil-ħalq tat-tazza, in-nofs tal-ġisem tat-tazza, u l-qiegħ (4 direzzjonijiet f'kull post) billi tuża mikrometru. Ikkalkula d-devjazzjoni standard u l-koeffiċjent tal-varjazzjoni biex tevalwa l-bidla fl-uniformità.
3.3 Gradi ta' Evalwazzjoni tal-Prestazzjoni Komprensiva
| Grad | Livell ta' fraġilità | Livell ta' Deformazzjoni | Rakkomandazzjoni dwar l-Użu |
|---|---|---|---|
| Eċċellenti | Ebda xquq | Deformazzjoni<1% | Adattat għal użu normali |
| Tajjeb | Xquq ħfief (<2mm) | Deformazzjoni 1-3% | Uża b'kawtela |
| Ġust | Xquq qosra (2-5mm) | Deformazzjoni 3-5% | Mhux rakkomandat għall-użu fit-tul- |
| Miskin | Medium-long cracks (>5mm) | Deformation >5% | Mhux addattat għall-użu |
| Fqira ħafna | Xquq sever | Deformazzjoni severa | Nuqqas sħiħ |
IV. Riżultati tat-Test u Analiżi
4.1 Riżultati tat-Test ta' Iffriżar għal-Żmien qasir (1-2 sigħat)
Testijiet għal żmien qasir-urew li tazzi ċari tal-plastik PLA wrew fraġilità sinifikanti ta'-temperatura baxxa f'-20 grad . Id-dejta speċifika hija kif ġej:
| Ħin tat-Test | Numru tal-Kampjun | Kundizzjoni tal-qsim | Tul Massimu ta' Xquq (mm) | Densità Medja ta' Xquq (mm/ċm²) | Bidla fid-Djametru tal-Ħalq tat-Tazza (%) | Bidla fl-Għoli (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 siegħa | 1-5 | Xquq ħfief | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0.6 sa -0.9 | -0.3 sa -0.6 |
| Medja ta' siegħa | - | Xquq ħfief | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 sigħat | 6-10 | Xquq qosra/Xquq ħfief | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1.0 sa -1.3 | -0.6 sa -0.9 |
| Medja ta' sagħtejn | - | Xquq qosra | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
Wara siegħa ta 'iffriżar, dehru xquq żgħar fil-kampjuni kollha. Dawn ix-xquq kienu l-aktar imqassma tul ix-xifer tat-tazza, f'żoni ta 'konċentrazzjoni tal-istress tal-ġisem tat-tazza, u fil-junction tal-ħajt tal-qiegħ u tal-ġenb, b'distribuzzjoni relattivament imxerrda. Wara sagħtejn ta 'iffriżar, ix-xquq marru għall-agħar, bi xquq qosra li jidhru f'4 minn 5 kampjuni. It-tul u d-densità medji tal-qasma żdiedu b'mod sinifikanti, u jindikaw li l-ħin tal-iffriżar fit-tul jaggrava l-ksur fraġli.
F'termini ta 'deformazzjoni, wara siegħa, id-dijametru medju tal-ftuħ tat-tazza ikkuntrattat b'-0.76±0.1%, u l-għoli ikkuntrattat b'-0.46±0.1%; wara sagħtejn, il-kontrazzjoni kienet saħansitra aktar sinifikanti, bid-dijametru tal-ftuħ tat-tazza jonqos b'-1.16±0.1% u l-għoli b'-0.76±0.1%. Id-deformazzjoni hija konsistenti mal-karatteristiċi ta 'jinxtorob termali b'temperatura baxxa tal-PLA.
4.2 Riżultati tat-Test ta' Iffriżar għal-Tul (24 siegħa jew aktar)
Ittestjar fit-tul-urew aktar deterjorament tat-tazzi ċari tal-plastik PLA, bi ħsara strutturali severa. Id-dejta hija kif ġej:
| Ħin tat-Test | Numru tal-Kampjun | Kundizzjoni tal-qsim | Tul Massimu ta' Xquq (mm) | Densità Medja ta' Xquq (mm/ċm²) | Bidla fid-Djametru tal-Ħalq tat-Tazza (%) | Bidla fl-Għoli (%) | Bidla fil-Piż (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 siegħa | 11-15 | Xquq Medji/Twal | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2.1 sa -2.5 | -1.6 sa -2.0 | -0.2 sa -0.3 |
| 48 siegħa | 16-20 | Xquq twal/Xquq sever | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2.9 sa -3.3 | -2.3 sa -2.7 | -0.3 sa -0.5 |
| 72 siegħa | 21-25 | Cracking Sever | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3.5 sa -3.8 | -2.9 sa -3.2 | -0.5 sa -0.6 |
4.3 Distribuzzjoni tat-Temperatura u Analiżi tal-Karatteristiċi tat-Tkessiħ
Ħin ta 'ekwilibriju tat-temperatura: Huwa jieħu 30-40 minuta biex il-kampjun jiksaħ mit-temperatura tal-kamra (23 grad) sa -20 grad, u mill-inqas siegħa biex jilħaq l-ekwilibriju tat-temperatura, li huwa relatat mal-ħxuna tal-ħajt tal-kampjun, il-volum, u l-kapaċità tat-tkessiħ tal-friża.
Uniformità tad-distribuzzjoni tat-temperatura: F'ambjent ta '-20 grad, id-differenza fit-temperatura bejn il-partijiet differenti tal-kampjun hija fi ħdan ± 0.5 grad, u t-temperatura tal-ħalq, tal-ġisem u tal-qiegħ tat-tazza hija konsistenti, u tissodisfa r-rekwiżiti tat-test.
Karatteristiċi ta 'jinxtorob termali: Meta t-tazza PLA tkessaħ mit-temperatura tal-kamra għal -20 grad, ir-rata ta' jinxtorob lineari hija bejn wieħed u ieħor 0.3-0.5%. Dan it-tnaqqis jiġġenera stress intern fil-ħajt tat-tazza, li huwa kawża sinifikanti ta 'formazzjoni ta' xquq.
4.4 Analiżi Komparattiva b'Materjali tal-plastik tradizzjonali
Biex jiġu ċċarati n-nuqqasijiet tat-tazzi ċari tal-plastik PLA f'temperaturi baxxi, ġew ittestjati u mqabbla ma 'tazzi ċari tal-plastik tal-PET u PP f'-20 grad. Ir-riżultati huma kif ġej:
| Tip ta' Materjal | Ħin tat-Test | Kundizzjoni tal-qsim | Tul Massimu ta' Xquq (mm) | Densità Medja ta' Xquq (mm/ċm²) | Bidla fid-Djametru tal-Ħalq tat-Tazza (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 2 sigħat | Xquq qosra | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| PET | 2 sigħat | Ebda xquq | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 sigħat | Ebda xquq | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Jista 'jidher li l-prestazzjoni ta' -temperatura baxxa tal-PET u l-PP hija sinifikament aħjar minn dik tal-PLA: PET ma wera l-ebda xquq wara 2 sigħat ta 'iffriżar, u xquq minuri biss wara 24 siegħa; PP ma wera l-ebda xquq matul it-test, u t-tnaqqis dimensjonali tiegħu kien ukoll l-iżgħar. Din id-differenza fil-prestazzjoni ġejja mill-karatteristiċi tal-materjal-PET għandu Tg ta 'madwar 70 grad, u PP għandu Tg ta' bejn wieħed u ieħor -10 grad sa 0 grad, li jżomm toughness f'-20 grad; filwaqt li PLA għandu Tg ta 'madwar 60 grad, ferm ogħla mit-temperatura tat-test, li juri fraġilità tipika tal-ħġieġ.
4.5 Analiżi tal-Mekkaniżmu ta' Ħsara
Ibbażat fuq osservazzjonijiet mikroskopiċi, il-falliment tal-PLAtazzi ċari tal-plastikf'-20 grad ġej minn taħlita ta' fatturi multipli:
Ksur fraġli ta '-temperatura baxxa: F'-20 grad, il-moviment tal-ktajjen molekulari PLA huwa ristrett, li jwassal għal telf ta' toughness, li jagħmilhom suxxettibbli għal ksur fraġli taħt stress intern jew estern.
Konċentrazzjoni ta 'stress termali: PLA għandu koeffiċjent baxx ta' espansjoni termali, li jiġġenera stress termali waqt it-tkessiħ. Xquq jibdew u jinfirxu f'żoni ta 'konċentrazzjoni ta' stress bħar-rimm tat-tazza, il-ġisem, u l-ġonta bejn il-qiegħ u l-ħajt;
Bidliet fil-kristallinità: Temperaturi baxxi fit-tul jistgħu jinduċu kristallizzazzjoni kiesħa fil-PLA, u jżidu aktar il-fraġilità tal-materjal.
Effett ta 'rilassament tal-istress: F'temperaturi baxxi, ir-rata ta' rilassament tal-istress tal-PLA tonqos, u jagħmilha diffiċli biex jiġi rilaxxat stress intern, u taċċellera l-propagazzjoni tal-qsim.
V. Diskussjoni u Rakkomandazzjonijiet
5.1 Applikazzjoni Prattika Sinifikat tar-Riżultati tat-Test
It-testijiet juru li tazzi ċari tal-plastik PLA trasparenti li jintremew ordinarji għandhom limitazzjonijiet sinifikanti f'-20 grad: xquq viżibbli jidhru wara iffriżar għal żmien qasir-(1{-2 sigħat), u iffriżar fit-tul (24 siegħa jew aktar) iwassal għal kollass strutturali. Dan ifisser li t-tazzi ċari tal-plastik PLA mhumiex adattati għal ħażna fit-tul f'-20 grad. Jekk ikun meħtieġ użu f'temperatura baxxa, huwa rrakkomandat li l-materjali tal-PET jew PP jiġu prijoritizzati; jekk irid jintuża PLA, għandhom jittieħdu miżuri bħal żieda fil-ħxuna tal-ħajt u żieda ta 'kmiem protettivi biex titnaqqas il-ħsara.
5.2 Fatturi Ewlenin li Jaffettwaw ir-Riżultati tat-Test
Fatturi materjali: It-Tg, id-distribuzzjoni tal-piż molekulari, il-kristallinità, u l-kontenut tal-plastiċizzant tal-PLA kollha jaffettwaw il-prestazzjoni tat-temperatura-baxxa tiegħu. Iż-żieda ta 'plastiċizzanti bħal dioctyl adipate (DOA) u dibutyl sebacate (DBS) tista' ttejjeb it-toughness.
Fatturi tad-disinn strutturali: Il-ħxuna tal-ħajt u d-disinn taż-żoni tal-konċentrazzjoni tal-istress tat-tazza jaffettwaw ir-reżistenza għall-qsim. Żieda fil-ħxuna tal-ħajt tista 'ttejjeb il-prestazzjoni, iżda se żżid l-ispejjeż.
Fatturi ambjentali u tal-proċess: Ir-rata tal-iffriżar u l-varjazzjonijiet fit-temperatura jistgħu jaċċelleraw it-tixjiħ tal-materjal; proċessi tal-manifattura, bħall-parametri tal-iffurmar tal-injezzjoni u r-rata tat-tkessiħ, jaffettwaw il-kwalità inizjali tal-prodott.
Modifika tal-Materjal: Naqqas it-Tg tal-PLA permezz ta 'kopolimerizzazzjoni/taħlit, żid plastiċizzaturi ta' temperatura baxxa-, u kkontrolla l-kristallinità b'aġenti nukleanti;
Ottimizzazzjoni Strutturali: Ħoxna partijiet ewlenin bħar-rimm u l-qiegħ tat-tazza, ottimizza d-disinn biex tnaqqas il-konċentrazzjoni tal-istress, u tadotta struttura komposta PLA/PE.
Użu u Standards: Evita -ħażna fit-tul ta 'tazzi ċari tal-plastik PLA f'-20 grad, tikkontrolla r-rata tal-bidla fit-temperatura; jippromwovu l-istabbiliment ta 'standards ta' prestazzjoni ta 'applikazzjoni ta' temperatura baxxa PLA u linji gwida għall-użu.
5.3 Suġġerimenti ta' Titjib
Modifika tal-Materjal:Naqqas it-Tg tal-PLA permezz ta 'kopolimerizzazzjoni/taħlit, żid plastiċizzaturi ta' temperatura baxxa-, u kkontrolla l-kristallinità b'aġenti nukleanti;
Ottimizzazzjoni Strutturali:Ħoxna partijiet ewlenin bħar-rimm u l-qiegħ tat-tazza, u ottimizza d-disinn biex tnaqqas il-konċentrazzjoni tal-istress.
Użu u Standards:Evita ħażna fit-tul-tazzi ċari tal-plastik PLA f'-20 grad, u tikkontrolla r-rata tal-bidla fit-temperatura.
5.4 Limitazzjonijiet tar-Riċerka u Perspettivi
- Dan l-istudju ttestja biss tazzi ċari tal-plastik PLA ta '12oz f'temperatura waħda ta' -20 grad u fi żmien 72 siegħa, u ma koprax speċifikazzjonijiet, temperaturi u fatturi oħra ta 'umdità. Ir-riċerka futura teħtieġ tespandi l-ambitu tal-ittestjar, tiżviluppa materjali PLA modifikati adattabbli-temperatura baxxa, ittejjeb is-sistema ta 'evalwazzjoni, u tippromwovi l-applikazzjoni razzjonali tal-PLA f'ippakkjar b'temperatura baxxa
-
VI. Sommarju
Dan l-istudju evalwa b'mod sistematiku d-durabilità tal-iffriżar ta 'tazzi ċari tal-plastik PLA trasparenti li jintremew ordinarji f'-20 grad permezz ta' ttestjar standardizzat, bis-sejbiet ewlenin li ġejjin:
Prestazzjoni tal-Ksur fraġli: -iffriżar għal żmien qasir (1-2 sigħat) irriżulta fi xquq ħfief għal qosra, filwaqt li l-iffriżar fit-tul (72 siegħa) irriżulta f'tul medju ta 'xquq ta' 30.5mm, li wassal għal falliment strutturali komplut;
Prestazzjoni ta 'Deformazzjoni: L-iffriżar ikkawża li t-tazzi ċari tal-plastik jiċkienu, b'tnaqqis massimu ta' -3.7% fid-dijametru tar-rimm tat-tazza u -3.1% fl-għoli; deformazzjoni intensifikata maż-żmien;
Tqabbil tal-Materjal: Il-prestazzjoni ta '-temperatura baxxa ta' PLA hija ferm inferjuri għal dik ta 'PET u PP, li żammew integrità tajba matul il-perjodu tat-test;
Mekkaniżmu ta 'Ħsara: Fraġilità ta'-temperatura baxxa, konċentrazzjoni ta 'stress termali, bidliet fil-kristallinità, u rilassament tal-istress b'mod konġunt wasslu għal falliment tal-PLA;
Rakkomandazzjonijiet dwar l-Użu: Tazzi ċari tal-plastik PLA trasparenti ordinarji mhumiex adattati għall-użu fit-tul -fi -20 grad; użu għal żmien qasir-jeħtieġ kawtela; tipprijoritizza materjali adattabbli b'temperatura baxxa bħal PET u PP.
