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Effect of molecular weight of polycarbodiimide as a hydrolysis retarder on physical properties of hybrid plastics from poly(
L-lactic acid) and natural rubber
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To prevent hydrolysis of poly(L-lactic acid)(PLLA) / natural rubber(NR) / epoxidized NR(ENR) composites with a high impact and thermal mechanical properties, effect of the amount of addition of polycarbodiimide(PCDI) or the molecular weights of PCDI was examined on thermal and mechanical properties of the resulting PLLA composites. The thermal and mechanical properties of the composite materials were evaluated by JIS K7160 and ISO 75-B methods.
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近畿大学次世代基盤技術研究所報告 Vol.2 （2011）53−59
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1) DTUL represents deflection temperature under load.
℃ DTUL kJ/m2
ENR 1)
NR COPLA-D
Run PLLA PCDI
－
－ 100 －
PLLA －
1 1
－
9 9 10 10
5 5 5 5
B-2 B- A-2 A-1
3 3 100
100 100 100
99 125 100 125 53
20 6 16 5 3
℃
－
－
- - - -
Table 1 Mechanical properties of blending as a function of blending ratio of PLLA/COPLA-D/PCDI/NR/ENR
Impact strength (wt.%) (wt.%) (wt.%) (wt.%) (wt.%)
－
－ 1 －
Table 1 Mechanical properties of blending as a function of blending ratio of PLLA/COPLA-D/
PCDI/ENR
1)DTUL represents deflection temp. under load
0 20 40 60 100 80 120 140
B-1 1 -
A A-2 B-2 0.0 B-2
5.0 10.0 15.0 20.0
B-1
PLLA A-1 A-2 PLLA
Impact strength (kJ/m2 ) DTUL(℃)
Fig.2 Effect of addition of crystallizer, hydrolysis retarder, and flexibilizer on the mechanical properties of PLLA composites.
．図，表の書き方
PLLA単体，NR，ENRを配合した配合系Aより，
PCDIを添加した配合系Bはいずれも耐衝撃性が向 上していることを認めた．これは，PCDI のカルボ ジイミドとENRのエポキシ基が反応することによ り，界面が強化され，耐衝撃性が向上したと考えた
(10)．
3-2 添加 PCDI の分子量が PLLA 複合体の物性に及ぼ す効果
PLLA複合体にPCDI添加することで耐衝撃性お よび耐熱性の改善を認めた．しかし，これらはすべ
て110℃，2hのアニール処理後の結果で，加工時等
の欠点となる．PCDIの分子量を低下すると，PLLA 結晶化の抑制が起こりにくくなると考えられ，添加 PCDI の分子量変化が耐衝撃性および耐熱性の及ぼ す影響を検討した．分子量の異なる5種類のPCDI, PCDI-a~e（表3）を添加し，添加PCDIの分子量が 耐衝撃性，耐熱性に及ぼす影響を検討した．各添加 剤は表4に示す割合でPLLAに添加，測定を行った．
Fig.2 Effect of addition of crystallizer, hydrolysis retarder, and flexibilizer on the mechanical properties of PLLA composites
Fig.1 Schematic illustration of test specimen for mechanical properties
Table 3 Molecular weight of PCDI-a/ea)
PCDI PCDI-a PCDI-b PCDI-c PCDI-d PCDI-e Mn( ×103) 1.3 2.0 3.2 6.1 9.2 Mw(×103) 2.4 3.7 7.5 20.0 46.0 Mw / Mn 1.79 1.85 2.32 3.25 5.01 a)Mn and Mw represent number average of molecular weight and weight
average of molecular weight
結果を図3に示す．
図3ら，110℃，2 hrのアニール後では，分子量 よる耐熱性の影響は大きくない．一方，耐衝撃性は，
一端分子量の増大と共に増加するがその後は低下し，
耐衝撃性の改善にはPCDIの分子量に最適値が存在 すると考えられる．PLLA /NR/ENR/PCDI複合体で は， PCDIがPLLA とENRの両者に反応
Table 3 Molecular weights of PCDI-a～e
a)Mn and Mw represent number average of molecular weight and weight average of molecular weight, respecively.
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Fig.9 S-S curve of PLLA composite.
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
-500 0 500 1000 1500 2000 2500
D-1 D-2D-3
D-4D-5
Tensile load (N)
Tensile elongation (mm)
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ᕈߦఝࠇߡߚPCDI-cߩᷝട㊂ࠍ1(E-1)㧘1.5(E-2)㧘 Fig.3 Effect of molecular weight of PCDI
on mechanical properties of PLLA composites
Table 4 Mechanical properties of blending as a function of blending ratio of PLLA/COPLA-D/PCDI-a㨪e/NR/ENR
Fig.4 Stress-strain curves of PLLA composites
1)DTUL represents deflection temp. under load
Fig. 5 Polarization microscope measurements of D-1
㨪
D-5 at 110͠
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0 20 40 60 80 100
PLLA PCDI-a:1.3㬍103
PCDI-b:2.0㬍103 PCDI-c:3.2㬍103
PCDI-e:9.2㬍103 PCDI-d:6.1㬍103
Fig.12 The rate of hydrolysis of PLLA
composites.
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(1) ᣣᧄࡃࠗࠝࡊࠬ࠴࠶ࠢදળ✬, “ࡃࠗࠝࡊࠬ
࠴ ࠶ ࠢ ᧚ ᢱ ߩ ߔ ߴ ߡ” , ᣣ ೀ Ꮏ ᬺ ᩣ ᑼ ળ ␠, (2008), pp.13-36.
(2) Gerngross, T. U., Slater, S. C.,ᣣ⚻ࠨࠗࠛࡦࠬ
✬㓸ㇱ⸶, ”⾗Ḯࠨࠗࠢ࡞␠ળߩ⪭ߣߒⓣ”㧘
ౠ ᣣ ⚻ ࠨ ࠗ ࠛ ࡦ ࠬ, Vol.135, (2001), pp.96-103.
(3) Collins, T. J., Walter, C.,ㄖᏈ ᢘ⋙ୃ, ”ᳪᨴ
‛⾰ࠍಽ⸃ߔࠆࠣࡦ⸅ᇦ” , ౠᣣ⚻ࠨࠗ
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(4) ㄞ⑲ੱ,”ࡐ㉄㧙ᬀ‛↱᧪ࡊࠬ࠴࠶ࠢߩၮ
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Fig.6 Effect of annealing time and amount of PCDI-c added on mechanical properties of PLLA composites
Fig.7 Relationships between hydrolysis time and tensile-strength retention of PLLA composites added with various molecular weight PCDIs
(5) Brochu, S., Prud’homme, R. E., Jérôme, R.,”Stereocomplexation and morphology of polylactides”, Macromolecules, Vol.28, (1995),
pp.5230-5239.
(6) ⍫㊁ ᔀ, ↰િᐘ, ᯅᧄ㇌ᒾ, ᄢኹ⚐⬿, ” ࡐ㉄ߩ⠴ᾲᕈߩᡷ⦟” , ᣣᧄൻቇળ⻠Ṷ੍
Ⓜ㓸, Vol.84, No.1(2004), p.327.
(7)⊕⍹ᶈᐔ, ᧖ጊ৻↵, ⍹ᯅ ⾫, ⋧⦟ቬ, ⍫
㊁ ᔀ, 㒋ญᢘሶ, ”ᣂⷙ⚿᥏ൻଦㅴߦࠃࠆ↢
ಽ⸃ᕈࡐ㉄ߩ‛ᕈᡷༀ”㧘Ꮏᬺᛛⴚ⎇ⓥᚲ
⎇ⓥႎ๔ᦠ, Vol.9, (2009), pp.1-6.
(8)⊕⍹ᶈᐔ, ⋧⦟ቬ, ᧖ጊ৻↵, ⍫㊁ ᔀ, 㒋 ญᢘሶ, ᯅᧄ㇌ᒾ, ”ᄤὼࠧࡓࠍࡒࠢࡠಽᢔߒߚ ࡐ㉄ⶄว᧚ᢱߩ㐿⊒” , ࡊࠬ࠴࠶ࠢࠛ
ࠫ, Vol.54, No.12(2008), pp.97-102.
(9)ẴᎹ , ᄢỈ ੫, ”ࡃࠗࠝࡊࠬ࠴࠶ࠢຠ
ߩࠛࠦࡑࠢቯၮḰߣᓟߩ⺖㗴” , ࡃࠗࠝ
ࡊࠫࡖ࠽࡞, Vol.27, (2007).
(10)⊕⍹ᶈᐔ, ⋧⦟ቬ, ේ↰ ᄢ, ᧖ጊ৻↵, ⍫
㊁ ᔀ, 㒋ญᢘሶ, ”ᄤὼࠧࡓⶄวൻߦࠃࠆ㜞ᒝ ᐲ ࡐ ㉄᮸ ⢽ ߩ㐿 ⊒” , ᣣ ᧄ ធ ⌕ ቇ ળ, Vol.47, No.4(2011), pp.131-137.
(11)㜞ಽሶቇળ✬, ”㜞ᕈ⢻ࡐࡑࠕࡠࠗ” , ਣༀ, (1991), p.160.
