Ievads
Polipienskābe (PLA) kā bioloģiski noārdāma plastmasa pēdējos gados ir plaši izmantota vienreizējās lietošanas iepakojuma jomā. Iegūts no atjaunojamiem resursiem, piemēram, kukurūzas cietes un cukurniedru cukurniedru cukurniedru, tam ir lieliska bioloģiskā saderība un bionoārdīšanās spēja, rūpnieciskās kompostēšanas apstākļos dažu mēnešu laikā sadaloties oglekļa dioksīdā un ūdenī. Tomēr zemā -temperatūras veiktspēja ir galvenais PLA lietojumprogrammu ierobežojums. Tā stiklošanās temperatūra (Tg) parasti ir 55-65 grādi (parastā vērtība ir aptuveni 60 grādi). Zem šīs temperatūras molekulārās ķēdes mobilitāte strauji samazinās, un materiāls kļūst cietāks un trauslāks, īpaši tuvu Tg, būtiski ietekmējot tā veiktspēju zemā temperatūrā.
Pašreizējie pētījumi par PLA veiktspēju zemā{0}}temperatūrā galvenokārt koncentrējas uz materiālu modifikācijām un teorētisko analīzi. Dati liecina, ka tīrs PLA ir pakļauts trauslumam zemā temperatūrā, ievērojami samazinot mehāniskās īpašības. Zem -60 grādiem lieces izturība un triecienizturība strauji samazinās, un zem -80 grādiem lieces izturība pat sasniedz nulli, savukārt elastības modulis ievērojami samazinās. Tomēr specifiski testa dati par parasto vienreizlietojamo PLAcaurspīdīgas plastmasas glāzespie parasti izmantotās zemās temperatūras (-20 grādi) joprojām trūkst. Šajā pētījumā tiek veikta praktiska pārbaude un analīze par šo aspektu.
I. Materiālu raksturojums un testa paraugi
1.1. PLA materiāla pamatīpašības
PLA ir daļēji{0}}kristālisks polimērs ar unikālu molekulāro struktūru un fizikālajām īpašībām. Saskaņā ar literatūru poli-L-pienskābes kristāliskums ir aptuveni 37%, Tg ir aptuveni 65 grādi, kušanas temperatūra ir 180 grādi, stiepes modulis 3-4 GPa un lieces modulis 4-5 GPa. Šīs īpašības nosaka tā veiktspēju zemā temperatūrā: istabas temperatūrā tas ir stiklveida stāvoklī ar kušanas temperatūru 150-160 grādi, bet ilgstošas lietošanas temperatūra nedrīkst pārsniegt 80 grādus, pretējā gadījumā tas ir pakļauts mīkstināšanai un noārdīšanai; zemā temperatūrā molekulu ķēdes kustība ir ierobežota, uzrāda ievērojamu trauslumu, kļūst trausla un viegli pārraujama zem 0 grādiem.
1.2. Standarta vienreizējās lietošanas PLA plastmasas caurspīdīgo tasīšu specifikācijas un raksturojums
Tirgus pētījumi liecina, ka standarta vienreizējās lietošanas PLA tipiskās specifikācijascaurspīdīgas plastmasas glāzesir šādi:
| Tilpums (oz/ml) | Augšējais diametrs (mm) | Apakšējais diametrs (mm) | Augstums (mm) | Svars (g) | Izmantot |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 unces (150 ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Aukstie dzērieni |
| 6 unces (180 ml) | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Aukstie dzērieni |
| 8 unces (240 ml) | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Aukstie dzērieni |
| 12 unces (360 ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Aukstie dzērieni |
| 16 unces (480 ml) | 89 | 57 | - | 10 | Aukstie dzērieni |
Šajā pētījumā kā testa paraugs tika izvēlēta plaši pieejama 12 unces (360 ml) PLA caurspīdīga kauss. Tas sver 8,5 -9,3 g, ir ražots, izmantojot iesmidzināšanu, un tam ir plānas sienas, kas atbilst izmaksu-samazinājuma un materiālu taupīšanas dizaina īpašībām, ko nodrošina vienreizējās lietošanas plastmasas caurspīdīgās krūzes.
1.3. Veiktspējas salīdzinājums ar tradicionālajiem plastmasas materiāliem
| Materiāla veids | Temperatūras diapazons | Zemas-temperatūras veiktspējas raksturlielumi | Stiepes izturība (MPa) | Pārrāvuma pagarinājums (%) | Elastības modulis (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 45-50 grādi | Trausls zemā temperatūrā | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| PET | -40 grādiem līdz 60-70 grādiem | Kļūst trausls zemā temperatūrā, Tg≈70 grādi | 57 | - | - |
| PP | -40 līdz 100 grādiem | Saglabā labu stingrību zemā temperatūrā | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 līdz 220 grādiem | Lieliska veiktspēja augstā un zemā temperatūrā{0}} | - | - | - |
Kā redzams tabulā, PLA temperatūras izturība ir ievērojami zemāka nekā tradicionālajām plastmasām: lai gan PET arī kļūst trausls zemā temperatūrā, tā veiktspēja ir salīdzinoši labāka pie -20 grādiem ; PP ir visplašākais temperatūras diapazons, ar stabilu veiktspēju no -40 grādiem līdz 100 grādiem; CPET ir vislabākā veiktspēja augstā un zemā temperatūrā. Mehānisko īpašību ziņā PLA ir plašs stiepes izturības diapazons, taču tā stiepes pagarinājums ir mazāks nekā PP, kas liecina par salīdzinoši nepietiekamu stingrību.
II. Testa metodes dizains
2.1. Standartizēti testēšanas standarti
Šis pētījums stingri ievēro starptautiskos standartus, galvenokārt atsaucoties uz:
- ASTM D746-20 "Standarta testa metode plastmasas un elastomēru trausluma temperatūrai pēc trieciena": nosaka metodi plastmasas trausluma lūzuma temperatūras noteikšanai īpašos trieciena apstākļos, nosakot temperatūru, pie kuras 50% paraugu, visticamāk, sabojāsies.
- ISO 974:2000 "Plastmasa - Trieciena trausluma temperatūras noteikšana": plastmasām, kas nav stingras istabas temperatūrā, tiek izmantotas statistikas metodes, lai noteiktu trauslā lūzuma temperatūru.
- ASTM D618 "Standarta prakse plastmasas kondicionēšanai testēšanai": nosaka plastmasu kondicionēšanas procedūras un nosacījumus pirms testēšanas, nodrošinot rezultātu ticamību un salīdzināmību.
-
2.2. Paraugu pirmapstrāde un vides kondicionēšana
Saskaņā ar ASTM D618 standartu testa paraugiem ir nepieciešama standartizēta pirmapstrāde pirms zemas temperatūras testēšanas:
- Tīrīšanas paraugs:Notīriet parauga virsmu ar maigu mazgāšanas līdzekli un dejonizētu ūdeni, lai noņemtu eļļas traipus, putekļus un citus piesārņotājus. Pēc tīrīšanas nosusiniet virsmu ar tīru, mīkstu drāniņu, lai tā būtu sausa un tīra.
- Kondicionēšana:Novietojiet paraugus standarta laboratorijas vidē 23±2 grādu temperatūrā un 50±5% relatīvajā mitrumā vismaz 48 stundas, lai nodrošinātu, ka paraugi sasniedz stabilu sākotnējo stāvokli.
- Sākotnējais mērījums:Pēc pirmapstrādes, izmantojot precīzus instrumentus, piemēram, mikrometrus un suportus, izmēra galvenos izmērus, piemēram, krūzes atveres diametru, krūzes dibena diametru, augstumu un sieniņu biezumu, un pierakstiet sākotnējos datus.
2.3. Testēšanas aprīkojums un vides kontrole
Galvenais šajā pētījumā izmantotais aprīkojums ir šāds:
- Zemas-temperatūras saldētava: profesionāla -20 grādu zemas temperatūras saldētava ar temperatūras kontroles precizitāti ±0,5 grādi un vienmērīgumu — ±2,0 grādi.
- Temperatūras uzraudzības sistēma: PT100 temperatūras sensori (precizitāte ±0,1 grāds) tiek izmantoti, lai uzraudzītu parauga temperatūru reāllaikā.
- Mērīšanas rīki: augstas{0} precizitātes mikrometri (precizitāte 0,01 mm), nonija suporti (precizitāte 0,02 mm) un elektroniskais svars (precizitāte 0,01 g).
- Optiskās pārbaudes aprīkojums: augstas{0}}izšķirtspējas digitālais mikroskops un baltās gaismas interferometrs virsmas plaisu novērošanai.
2.4 Testa parametru iestatījumi
Pamatojoties uz standarta prasībām un faktiskajām lietojuma vajadzībām, testa parametri tiek iestatīti šādi:
| Pārbaudes stāvoklis | Parametru iestatīšana | Piezīmes |
|---|---|---|
| Testa temperatūra | -20±1 grāds | Mērķa sasalšanas temperatūra |
| Īstermiņa-pārbaudes laiks | 1 stunda, 2 stundas | Divi laika punkti |
| Ilgtermiņa-pārbaudes laiks | 24 stundas, 48 stundas, 72 stundas | Trīs laika punkti |
| Parauga daudzums | 10 paralēli paraugi katrā grupā | Nodrošina statistisko ticamību |
| Temperatūras līdzsvara laiks | Vismaz 1 stundu | Nodrošina parauga temperatūras stabilitāti |
2.5. Pārbaudes procedūras izstrāde
Pārbaudi veic partijās, katrā laika punktā pārbaudot 10 paralēlus paraugus. Konkrētās darbības ir šādas:
Parauga sagatavošana: iepriekš-apstrādātie paraugi tiek nejauši sadalīti 5 grupās (10 paraugi katrā grupā). Viena grupa kalpo kā kontroles grupa (nav sasaldēta), un pārējās četras grupas tiek izmantotas attiecīgi 1 stundu, 2 stundu, 24 stundu un 72 stundu sasalšanas testos.
Sākotnējais veiktspējas novērtējums: kontroles grupas paraugiem tiek veikta vizuāla pārbaude, izmēru mērījumi, svara mērījumi un cietības pārbaude, lai noteiktu bāzes datus.
Sasaldēšanas tests: Testa paraugus ievieto -20 grādu saldētavā. Pēc vismaz 1 stundas gaidīšanas, lai nodrošinātu temperatūras līdzsvaru, paraugi tiek izņemti iepriekš noteiktos laikos, un to veiktspēja tiek nekavējoties novērtēta, lai izvairītos no temperatūras atsitiena ietekmes uz rezultātiem.
Veiktspējas novērtējums: tas ietver vizuālu pārbaudi (plaisas, deformācijas), izmēru mērījumus (izmaiņas galvenajos izmēros), svara mērīšanu, cietības testēšanu un plaisu noteikšanu (plaisas garuma, dziļuma un sadalījuma mikroskopiskā novērošana).
Datu analīze. Testa datiem tiek veikta statistiskā analīze, aprēķinot tādus parametrus kā vidējo un standarta novirzi, lai novērtētu rezultātu ticamību.
III. Darbības novērtēšanas standarti
3.1. Trausluma novērtēšanas standarti
3.1.1. Plaisu garuma klasifikācijas standarti
| Plaisas līmenis | Garuma diapazons | Smaguma pakāpe | Sprieduma kritēriji |
|---|---|---|---|
| Neliela plaisa | Mazāks vai vienāds ar 2 mm | Neliels | Neietekmē funkcionalitāti |
| Īss kreka | 2-5 mm | Mērens | Ietekmē estētiku, bet ne funkcionalitāti |
| Vidēja kreka | 5-10 mm | Smags | Ietekmē funkcionalitāti |
| Long Crack | >10 mm | Ārkārtīgi smaga | Noved pie strukturālas neveiksmes |
3.1.2. Plaisu blīvuma novērtējums
Plaisu blīvums=Kopējais plaisas garums/parauga virsmas laukums. Plaisu atzarojuma blīvums un sadalījuma raksturlielumi arī tiek reģistrēti un novērtēti saskaņā ar GB/T13298-2015 standartu.
3.1.3. Trausluma temperatūras novērtējums
Saskaņā ar ASTM D746 un ISO 974 standartiem trausluma temperatūra attiecas uz temperatūru, kurā 50% paraugu notiek trausls lūzums īpašos trieciena apstākļos. Lai gan šis pētījums koncentrējas uz -20 grādiem, tika veikti papildu testi, lai noteiktu PLA plastmasas caurspīdīgo glāžu trausluma temperatūras diapazonu..
3.2. Deformācijas novērtēšanas standarti
3.2.1. Lineārās dimensijas maiņas ātrums
Lineāro izmaiņu līmenis (%)=(Izmērs pēc apstrādes - Sākotnējā dimensija) / Sākotnējā dimensija × 100%. Galvenie mērījumi ietver izmaiņas krūzes mutes diametrā, krūzes dibena diametrā, augstumā un sienas biezumā.
3.2.2. Formas deformācijas koeficients
Izliekums: izmēra glāzes mutes un dibena plakanuma novirzi. Maksimālā pieļaujamā novirze ir 0,5 mm ar atskaites plaknes plakanuma kļūdu<0.05 mm.
Apaļuma novirze: Izmēriet krūzes apaļuma izmaiņas dažādos augstumos, izmantojot apaļuma mērinstrumentu.
Perpendikulitātes novirze: izmēra perpendikulitātes izmaiņas starp kausa asi un apakšējo virsmu.
3.2.3. Skaļuma maiņas ātrums
Tilpuma maiņas ātrums (%)=(Apjoms pēc apstrādes - Sākotnējais tilpums) / Sākotnējais tilpums × 100%. Tilpumu mēra ar ūdens iepildīšanas metodi, izmantojot precīzu mērcilindru, lai izmērītu piepildītā ūdens tilpumu.
3.2.4. Sienas biezuma vienmērīguma maiņa
Izmantojot mikrometru, izmēra sienas biezumu pie krūzes mutes, krūzes korpusa vidus un apakšas (4 virzieni katrā vietā). Aprēķiniet standartnovirzi un variācijas koeficientu, lai novērtētu vienmērīguma izmaiņas.
3.3. Visaptveroša snieguma novērtējuma atzīmes
| Novērtējums | Trausluma līmenis | Deformācijas līmenis | Lietošanas ieteikums |
|---|---|---|---|
| Lieliski | Nav plaisu | Deformācija<1% | Piemērots normālai lietošanai |
| Labi | Nelielas plaisas (<2mm) | Deformācija 1-3% | Lietojiet piesardzīgi |
| Godīgi | Īsas plaisas (2-5 mm) | Deformācija 3-5% | Nav ieteicams{0}}ilglaicīgai lietošanai |
| Nabaga | Medium-long cracks (>5 mm) | Deformation >5% | Nepiemērots lietošanai |
| Ļoti Nabaga | Spēcīga plaisāšana | Smaga deformācija | Pilnīga neveiksme |
IV. Testa rezultāti un analīze
4.1. īstermiņa sasaldēšanas testa rezultāti (1–2 stundas)
Īstermiņa{0}}pārbaudes parādīja, ka PLA plastmasas caurspīdīgās glāzītes uzrādīja ievērojamu trauslumu zemā-temperatūra -20 grādos. Konkrētie dati ir šādi:
| Pārbaudes laiks | Parauga numurs | Plaisāšanas stāvoklis | Maksimālais plaisas garums (mm) | Vidējais plaisu blīvums (mm/cm²) | Krūzes mutes diametra izmaiņas (%) | Augstuma maiņa (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 stunda | 1-5 | Nelielas plaisas | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0,6 līdz -0,9 | -0,3 līdz -0,6 |
| 1 stunda vidēji | - | Nelielas plaisas | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 stundas | 6-10 | Īsas plaisas/Nelielas plaisas | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1,0 līdz -1,3 | -0,6 līdz -0,9 |
| Vidēji 2 stundas | - | Īsas plaisas | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
Pēc 1 stundu ilgas sasaldēšanas visos paraugos parādījās nelielas plaisas. Šīs plaisas galvenokārt tika izplatītas gar krūzes malu, krūzes korpusa sprieguma koncentrācijas zonās un apakšas un sānu sienas krustojumā ar relatīvi izkliedētu sadalījumu. Pēc 2 stundu sasalšanas plaisas pasliktinājās, un 4 no 5 paraugiem parādījās īsas plaisas. Vidējais plaisas garums un blīvums ievērojami palielinājās, norādot, ka ilgstošs sasalšanas laiks pastiprina trauslo lūzumu.
Deformācijas izteiksmē pēc 1 stundas krūzes atveres vidējais diametrs saruka par -0,76±0,1% un augstums saruka par -0,46±0,1%; pēc 2 stundām kontrakcija bija vēl nozīmīgāka, kausa atvēruma diametram samazinoties par -1,16±0,1% un augstumam par -0,76±0,1%. Deformācija atbilst PLA zemas temperatūras termiskās saraušanās īpašībām.
4.2. Ilgtermiņa sasaldēšanas{1}}testa rezultāti (24 stundas vai ilgāk)
Ilgtermiņa -pārbaude atklāja PLA plastmasas caurspīdīgo glāžu turpmāku nolietošanos ar nopietniem struktūras bojājumiem. Dati ir šādi:
| Pārbaudes laiks | Parauga numurs | Plaisas stāvoklis | Maksimālais plaisas garums (mm) | Vidējais plaisu blīvums (mm/cm²) | Krūzes mutes diametra izmaiņas (%) | Augstuma maiņa (%) | Svara izmaiņas (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 stundas | 11-15 | Vidējas/garas plaisas | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2,1 līdz -2,5 | -1,6 līdz -2,0 | -0,2 līdz -0,3 |
| 48 stundas | 16-20 | Garas plaisas/smagas plaisas | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2,9 līdz -3,3 | -2,3 līdz -2,7 | -0,3 līdz -0,5 |
| 72 stundas | 21-25 | Spēcīga plaisāšana | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3,5 līdz -3,8 | -2,9 līdz -3,2 | -0,5 līdz -0,6 |
4.3. Temperatūras sadalījuma un dzesēšanas raksturlielumu analīze
Temperatūras līdzsvara laiks: paraugam nepieciešamas 30–40 minūtes, lai tas atdziest no istabas temperatūras (23 grādi) līdz -20 grādiem, un vismaz 1 stunda, lai sasniegtu temperatūras līdzsvaru, kas ir saistīts ar parauga sieniņu biezumu, tilpumu un saldētavas dzesēšanas jaudu.
Temperatūras sadalījuma vienmērīgums: -20 grādu vidē temperatūras starpība starp dažādām parauga daļām ir ±0,5 grādu robežās, un krūzes mutes, korpusa un dibena temperatūra ir konsekventa un atbilst testa prasībām.
Termiskās saraušanās raksturlielumi: Kad PLA kauss atdziest no istabas temperatūras līdz -20 grādiem, lineārās saraušanās ātrums ir aptuveni 0,3-0,5%. Šī saraušanās rada iekšējo spriegumu krūzes sieniņā, kas ir nozīmīgs plaisu veidošanās cēlonis.
4.4. Salīdzinošā analīze ar tradicionālajiem plastmasas materiāliem
Lai noskaidrotu PLA plastmasas caurspīdīgo krūzīšu nepilnības zemā temperatūrā, tās tika pārbaudītas un salīdzinātas ar PET un PP plastmasas caurspīdīgajām glāzēm -20 grādu temperatūrā. Rezultāti ir šādi:
| Materiāla veids | Pārbaudes laiks | Plaisāšanas stāvoklis | Maksimālais plaisas garums (mm) | Vidējais plaisu blīvums (mm/cm²) | Krūzes mutes diametra izmaiņas (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 2 stundas | Īsas plaisas | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| PET | 2 stundas | Nav plaisu | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 stundas | Nav plaisu | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Var redzēt, ka PET un PP veiktspēja zemā{0}}temperatūra ir ievērojami labāka nekā PLA: PET pēc 2 stundu sasaldēšanas netika konstatētas plaisas, un tikai nelielas plaisas pēc 24 stundām; Visā testa laikā PP neuzrādīja plaisas, un arī tā izmēru saraušanās bija vismazākā. Šī veiktspējas atšķirība izriet no materiāla īpašībām-PET Tg ir aptuveni 70 grādi, un PP Tg ir aptuveni no -10 grādi līdz 0 grādiem, saglabājot stingrību -20 grādos; savukārt PLA Tg ir aptuveni 60 grādi, kas ir daudz augstāka par testa temperatūru, uzrāda tipisku stiklveida trauslumu.
4.5. Atteices mehānisma analīze
Pamatojoties uz mikroskopiskiem novērojumiem, PLA neveiksmecaurspīdīgas plastmasas glāzespie -20 grādiem izriet no vairāku faktoru kombinācijas:
Zemas-temperatūras trausls lūzums: pie -20 grādiem PLA molekulāro ķēžu kustība ir ierobežota, izraisot stingrības zudumu, padarot tās jutīgas pret trausliem lūzumiem iekšēja vai ārēja stresa ietekmē.
Termiskā sprieguma koncentrācija: PLA ir zems termiskās izplešanās koeficients, radot termisko spriegumu dzesēšanas laikā. Plaisas rodas un izplatās stresa koncentrācijas zonās, piemēram, krūzes apmalē, korpusā un savienojumā starp dibenu un sienu;
Kristalitātes izmaiņas: ilgstoša zema temperatūra var izraisīt aukstu kristalizāciju PLA, vēl vairāk palielinot materiāla trauslumu.
Stresa relaksācijas efekts: Zemā temperatūrā PLA spriedzes relaksācijas ātrums samazinās, apgrūtinot iekšējā sprieguma atbrīvošanos, paātrinot plaisu izplatīšanos.
V. Diskusija un ieteikumi
5.1. Testa rezultātu praktiskā pielietošana
Pārbaudes liecina, ka parastajām vienreizējās lietošanas caurspīdīgajām PLA plastmasas caurspīdīgajām glāzēm ir būtiski ierobežojumi pie -20 grādiem: redzamas plaisas parādās pēc īstermiņa- (1-2 stundu) sasalšanas, un ilgstoša (24 stundas vai ilgāk) sasaldēšana noved pie struktūras sabrukšanas. Tas nozīmē, ka PLA plastmasas caurspīdīgās krūzes nav piemērotas ilgstošai uzglabāšanai -20 grādu temperatūrā. Ja nepieciešama zemas temperatūras izmantošana, ieteicams dot priekšroku PET vai PP materiāliem; ja ir jāizmanto PLA, lai samazinātu bojājumus, jāveic tādi pasākumi kā sienas biezuma palielināšana un aizsarguzmavu pievienošana.
5.2. Galvenie faktori, kas ietekmē testa rezultātus
Materiālie faktori: PLA Tg, molekulmasas sadalījums, kristāliskums un plastifikatora saturs ietekmē tā veiktspēju zemā{0}}temperatūrā. Plastifikatoru, piemēram, dioktiladipāta (DOA) un dibutilsebakāta (DBS) pievienošana var uzlabot izturību.
Strukturālie dizaina faktori: kausa sienas biezums un sprieguma koncentrācijas zonu dizains ietekmē izturību pret plaisām. Sienas biezuma palielināšana var uzlabot veiktspēju, taču tas palielinās izmaksas.
Vides un procesa faktori: sasalšanas ātrums un temperatūras svārstības var paātrināt materiāla novecošanos; ražošanas procesi, piemēram, iesmidzināšanas formēšanas parametri un dzesēšanas ātrums, ietekmē produkta sākotnējo kvalitāti.
Materiāla modifikācija: samaziniet PLA Tg, izmantojot kopolimerizāciju/sajaukšanu, pievienojiet zemas temperatūras -temperatūras plastifikatorus un kontrolējiet kristāliskumu ar kodolu veidojošiem līdzekļiem;
Struktūras optimizācija: sabieziniet galvenās daļas, piemēram, krūzes malu un dibenu, optimizējiet konstrukciju, lai samazinātu stresa koncentrāciju, un izmantojiet PLA/PE kompozītmateriālu struktūru.
Lietošana un standarti: izvairieties no ilgstošas -PLA plastmasas caurspīdīgu glāžu uzglabāšanas -20 grādu temperatūrā, kontrolējiet temperatūras izmaiņu ātrumu; veicināt PLA zemas temperatūras lietojumprogrammu veiktspējas standartu un lietošanas vadlīniju izveidi.
5.3. Uzlabošanas ieteikumi
Materiāla modifikācija:Samaziniet PLA Tg, izmantojot kopolimerizāciju/sajaukšanu, pievienojiet zemas-temperatūras plastifikatorus un kontrolējiet kristāliskumu ar kodolu veidojošiem līdzekļiem;
Strukturālā optimizācija:Sabieziniet galvenās daļas, piemēram, krūzes malu un dibenu, un optimizējiet dizainu, lai samazinātu stresa koncentrāciju.
Lietošana un standarti:Izvairieties{0}}uzglabāt PLA plastmasas caurspīdīgās krūzes -20 grādu temperatūrā un kontrolējiet temperatūras izmaiņu ātrumu.
5.4. Pētījumu ierobežojumi un perspektīvas
- Šajā pētījumā tika pārbaudītas tikai 12 unces PLA plastmasas caurspīdīgās krūzes vienā temperatūrā -20 grādi un 72 stundu laikā, un tas neaptvēra citas specifikācijas, temperatūras un mitruma faktorus. Turpmākajos pētījumos ir jāpaplašina testēšanas joma, jāizstrādā zemai temperatūrai pielāgojami modificēti PLA materiāli, jāuzlabo novērtēšanas sistēma un jāveicina racionāla PLA izmantošana zemas temperatūras iepakojumā.
-
VI. Kopsavilkums
Šis pētījums sistemātiski novērtēja parasto vienreizējās lietošanas caurspīdīgo PLA plastmasas caurspīdīgo krūzīšu sasalšanas izturību -20 grādos, izmantojot standartizētu testēšanu, ar šādiem galvenajiem konstatējumiem:
Trauslu lūzumu veiktspēja: īslaicīga sasalšana (1-2 stundas) izraisīja nelielas vai īsas plaisas, savukārt ilgstoša sasalšana (72 stundas) izraisīja plaisas vidējo garumu 30,5 mm, izraisot pilnīgu konstrukcijas bojājumu;
Deformācijas veiktspēja: sasalšana izraisīja plastmasas caurspīdīgo glāžu saraušanos ar maksimālo saraušanos glāzes loka diametrā -3,7% un augstumā -3,1%; laika gaitā pastiprināta deformācija;
Materiālu salīdzinājums: PLA veiktspēja zemā{0}}temperatūra ir daudz zemāka par PET un PP veiktspēju, kas saglabāja labu integritāti pārbaudes periodā;
Atteices mehānisms: zemas-temperatūras trauslums, termiskā sprieguma koncentrācija, kristāliskuma izmaiņas un stresa relaksācija kopā izraisīja PLA kļūmi;
Lietošanas ieteikumi: parastās caurspīdīgās PLA plastmasas caurspīdīgās krūzes nav piemērotas ilgstošai-lietošanai -20 grādu temperatūrā; īslaicīga-lietošana prasa piesardzību; Dodiet priekšroku zemai temperatūrai pielāgojamiem materiāliem, piemēram, PET un PP.
