Thermomechanical properties and rheological behavior of biodegradable composites

Abstract

The effect of type and content of fillers on the thermal, mechanical, and rheological behavior of the commercial biodegradable polyester product, Ecovio® (BASF) is analytically studied. Ecovio® is basically a blend of poly(butylene adipate‐terephthalate) (PBAT) copolyester (Ecoflex®, BASF) and polylactide (PLA). Two different types of fillers (nanosilica particles and micro‐sized wood‐flour), at various weight fractions were used for this purpose. The role of these fillers on the thermomechanical performance of Ecovio® was investigated in terms of several experimental techniques including scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), creep, tensile testing, and single cantilever bending. The rheological behavior has been systematically analyzed, providing additional evidence about the dispersion quality and the interfacial effects between nanofillers and matrix. One of the findings of this work is that the presence of PBAT in the blend (PLA/PBAT) enhances the compatibility of the polymer matrix with both fillers and their dispersion quality. POLYM. COMPOS., 35:1140–1149, 2014. © 2013 Society of Plastics Engineers

Short-term creep behavior of a biodegradable polymer reinforced with wood-fibers

“…Study of a new material system, based on the commercialized PBAT/PLA blend, Ecovio® produced by BASF and consisted by 45% of renewable resources has been performed in [23]. On the other hand, the incorporation of lingo-cellulosic material as a filler into polymer composites has received increased attention particularly for price driven and high volume applications.…”

Manufacturing and properties of biobased thermoplastic composites from poly(lactid acid) and hazelnut shell wastes

“…21 which is progressively reduced to values of 64.34 mm m composites regarding mechanical and thermomechanical properties [48,49]. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) allows evaluating PLA/HSF composites in dynamic load conditions as a function of temperature.…”

Estudo da blenda PBAT/PLA com cargas.

“…Esse desempenho mecânico pode estar relacionado não somente às dimensões nanométricas e regulares da sílica coloidal, mas também à afinidade físico-química entre a superfície das partículas de sílica e a blenda, favorecendo uma morfologia de dispersão fina e homogênea da carga na matriz. [15,43] 4.  As composições com sílica coloidal apresentaram redução significativa no tamanho dos domínios de fase dispersa, quando comparadas ao Ecovio ® puro.…”

“…Em Georgiopoulos et al, [15] evidencia-se um aumento nas propriedades mecânicas de até 100% para nanocompósitos de matriz PBAT/PLA com baixo teor de sílica (5% em massa), enquanto que para compósitos com madeira esse efeito somente se reproduz à composições com 20% em massa.…”

“…[9,10,11] Diversos trabalhos sobre compósitos com polímeros biodegradáveis com adição de argilominerais como carga têm apresentado um efeito positivo com relação à estabilidade térmica, dimensional e melhor processabilidade em relação à matriz pura. [12,13,14] A utilização de nanopartículas de sílica coloidal como carga para compósitos dessa natureza, também vem sendo alvo de pesquisas por apresentar, em alguns trabalhos, aumento nas propriedades mecânicas de até 100% para nanocompósitos poliméricos com baixo teor de sílica (5% em massa) [15] [11,17] Em relação ao descarte e destino final dos termoplásticos biodegradáveis, além da possibilidade de serem reciclados mecanicamente e reutilizados, por se tratar de materiais biodegradáveis, podem ser direcionados às unidades de compostagem ou ambientes favoráveis a seu processo de biodegradação, o qual poderá ocorrer em semanas ou alguns meses.…”