Mechanische und Barrier Eigenschaften von nanokristallinem Cellulose verstärkten Poly(caprolacton) Kompositen: Wirkung von Gamma-Strahlung

Zusammenfassung Nanokristalline Cellulose (NCC) verstärkte Poly(caprolacton) (PCL) Komposite wurden durch Spritzgießen hergestellt. Der NCC-Gehalt variierte von 2 bis 10 Gewichtsprozent. NCC spielte eine signifikante Rolle bei der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von PCL. Die Zugabe von 5 Gewichtsprozent NCC führte zu einer 62%igen Verbesserung des Zugfestigkeitswertes (TS) von PCL-Filmen. Ähnlich wurden die Zugmodul (TM) Werte ebenfalls durch NCC-Verstärkung verbessert, während die Dehnung bis zum Bruch (Eb) Werte monoton mit dem NCC-Gehalt abnahmen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVP) von PCL betrug 1,51 g·mm/m²·Tag·kPa, während PCL-Filme mit 5 Gewichtsprozent NCC eine WVP von 1,22 g·mm/m²·Tag·kPa zeigten. Die Sauerstoffdurchlässigkeitsrate (OTR) und die Kohlendioxid-Durchlässigkeitsrate (CO2 TR) von PCL verringerten sich um 19 bzw. 17% mit der Einlagerung von 5 Gewichtsprozent NCC. Es wurde festgestellt, dass die mechanischen und Barriereeigenschaften sowohl von PCL als auch von PCL‐NCC-Kompositen durch eine Gamma-Bestrahlung mit 10 kGy weiter verbessert wurden. Die Kombination von NCC und Strahlung führte zu einer signifikanten Erhöhung von TS, TM und Eb (um 156, 123 und 80%, verglichen mit unbehandeltem PCL). Die WVP, OTR und CO2 TR verringerten sich um 25–35% im Vergleich zu unbehandeltem PCL. Die Oberflächen- und Grenzflächenmorphologien der PCL‐NCC-Komposite wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht und deuteten auf eine homogene Verteilung von NCC innerhalb der PCL-Matrix hin. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013