Hohe Sauerstoffbarriere-Eigenschaft von Poly(propylencarbonat)/Polyethylenglykol-Nanokompositen mit geringer Zugabe von Cellulose-Nanokristallen

Bionanokomposite aus Poly(propylencarbonat) (PPC), die durch Cellulose-Nanokristalle (CNCs) verbessert werden, werden über einen zweistufigen Prozess unter Verwendung von Polyethylenglykol (PEG) als Träger hergestellt. Interfaciale Wechselwirkungen zwischen PPC, PEG und CNCs, Dispersion der CNCs in Bionanokompositen, thermische Eigenschaften, mechanisches Verhalten, Sauerstoffbarriere-Eigenschaft und rheologische Antworten werden untersucht. Die erhaltenen PPC/PEG/CNC-Nanokomposite zeigen eine offensichtliche Verbesserung der Barriereeigenschaften durch die Zugabe einer extrem geringen Menge an CNCs. Die O2-Durchlässigkeit wird bei einer CNC-Ladung von 0,3 Gew.% um mehr als 76% reduziert. Das Cussler-Modell eignet sich besser zur Vorhersage der Gasbarriere für Nanokomposite. TEM-Ergebnisse zeigen, dass CNC gut in der Matrix dispergiert ist und die Einführung von CNC die Zugfestigkeit und den Speicher-Modul von PPC erheblich erhöht. Interessanterweise bleibt die Dehnung beim Bruch des PPC/PEG/CNC-Nanokomposits über 580%. Darüber hinaus erhöht die Integration von CNCs die thermische Stabilität und die anfängliche Zersetzungstemperatur (T–5%) der Nanokomposite. Die T–5% für das PPC/PEG/0,7CNC-Nanokomposit liegt bei etwa 246,5 °C, was im Vergleich zu reinem PPC (210,5 °C) um 17,1% erhöht ist. Dies macht PPC/PEG/CNC-Nanokomposite zu einem sehr vielversprechenden abbaubaren Material für Anwendungen in der Lebensmittelverpackung.