Les matériaux biodégradables (tels que le pla d'Acide polylactique, le Pha d'ester d'acide gras polyhydroxylé) sont largement utilisés dans l'emballage, les films agricoles et d'autres domaines en raison des caractéristiques environnementales. Son utilisation réelle nécessite souvent de relever des défis tels que la pénétration de gaz, la déformation mécanique, le comportement de rupture des bulles devient un indicateur clé pour évaluer la ténacité des matériaux. En tant qu'outil de détection rhéologique dynamique, le souffleur peut révéler les mécanismes d'association de la microstructure d'un matériau avec la ténacité macroscopique en simulant les processus de génération et de rupture de bulles.

I. principe de détection du souffleur et caractéristiques des matériaux biodégradables

　　Souffleur de bullesLes courbes de pression - Volume - temps (Pvt) lors de l'expansion, de la stabilisation et de la rupture des bulles sont enregistrées en temps réel par la formation de bulles contrôlables à l'intérieur du matériau à l'aide de gaz tels que l'air ou l'azote. Les matériaux biodégradables ont généralement un module d'élasticité élevé avec un allongement à la rupture plus faible et leur comportement à la rupture des bulles est influencé par:

Densité d'enchevêtrement de la chaîne moléculaire: PLA et autres chaînes moléculaires de polymère semi - cristallin sont étroitement alignées, haute résistance à la traction de la paroi de bulle, grande énergie requise pour la rupture;

Contenu en plastifiant: l'ajout d'un plastifiant de type Citrate peut réduire la température de transition vitreuse du matériau et améliorer la ductilité des bulles;

Cristallinité: les zones de cristallinité élevée (telles que la forme cristalline alpha du PLA) ont des parois de bulles plus rigides, mais sont sujettes à des concentrations de stress déclenchant des ruptures prématurées.

II. Comportement de rupture des bulles et indicateurs de caractérisation de la ténacité

L'expérience a révélé que le comportement de rupture de bulle d'un matériau biodégradable peut quantifier son association avec la ténacité à l'aide de trois paramètres principaux:

Rapport de dilatation des bulles (MBR): reflète la ductilité limite du matériau sous une déformation en traction. Pha en raison de la structure de la chaîne moléculaire flexible, MBR peut atteindre plus de 4,5, significativement plus élevé que pla (environ 3,0);

Énergie de rupture (w): C'est - à - dire la valeur de la dissipation d'énergie au moment de la rupture de la bulle, calculée par intégration de la courbe Pvt. L'ajout d'un film de PLA renforcé de nanocellulose augmente l'énergie de rupture d'environ 60%, indiquant qu'il échange une capacité d'absorption d'énergie plus élevée par une ductilité partielle sacrificielle;

Morphologie de la rupture: les observations par caméra à grande vitesse ont montré que les matériaux d'excellente ténacité, tels que les composites à base d'amidon, ont subi une déchirure progressive, formant de multiples microfissures; Alors que le matériau fragile (PLA non modifié) se comporte comme une explosion instantanée, avec des chemins de propagation de fissures courts et concentrés.

Iii. Optimisation des applications et importance de l'industrialisation

Sur la base de ses données de détection, la formulation et le processus de traitement des matériaux peuvent être optimisés de manière ciblée:

1. Modification de la trempe: mélanger le pla avec des élastomères tels que le Polycaprolactone PCL, peut améliorer l'énergie de rupture des bulles d'air de 2 à 3 fois, pour répondre aux besoins de résistance à la déchirure du film agricole;

2. Régulation de la cristallinité: réduction de la cristallinité du Pla par le traitement de recuit, augmentation de MBR de 15% ~ 20%, amélioration de la flexibilité du film d'emballage;

3.process Parameter match: dans le processus de soufflage de film, le taux de gonflement de soufflage (diamètre de la bulle / diamètre de la bouche de moule) doit être ajusté dynamiquement en fonction de la valeur du matériau MBR pour éviter les défauts microscopiques causés par un étirement excessif.

　　Souffleur de bullesFournit un moyen de détection visuel efficace pour l'évaluation de la ténacité des matériaux biodégradables. En quantifiant les paramètres clés du comportement de rupture des bulles, la direction de modification des matériaux peut être guidée avec précision, conduisant à leur application à grande échelle dans des scénarios exigeants tels que l'emballage alimentaire, les films agricoles dégradables. L'avenir, combiné à des algorithmes d'apprentissage automatique, promet de permettre une analyse complète de la chaîne, du comportement de rupture des bulles à la prédiction de la durée de vie des matériaux.