Биоразлагаемые материалы (например, полилактат PLA, полигидроксижирный эфир PHA) широко используются в упаковке, сельскохозяйственных пленках и других областях из - за экологических свойств. Его фактическое использование часто сталкивается с такими проблемами, как проникновение газа, механическая деформация и т. Д., Поведение разрыва пузырьков стало ключевым показателем для оценки вязкости материала. В качестве инструмента обнаружения динамического потока пенообразователь может раскрывать механизм связи между микроструктурой материала и макросвязкостью, имитируя процесс образования и разрушения пузырьков.

Принципы обнаружения пенообразователем и свойства биоразлагаемого материала

　　пенообразовательЧерез газ (например, воздух или азот) внутри материала образуются управляемые пузырьки, которые регистрируют кривую давления - объема - времени (ПВТ) во время расширения, стабилизации и разрыва пузырьков в реальном времени. Биоразлагаемые материалы, как правило, имеют высокий модуль упругости и более низкую удлинение при разрыве, и их поведение при разрыве пузырьков зависит от следующих факторов:

Плотность запутывания молекулярной цепи: PLA и другие полукристаллические полимерные молекулярные цепи расположены плотно, прочность на растяжение стенки пузырька высока, энергия, необходимая для разрыва, велика;

Содержание пластификатора: добавление пластификатора типа лимоната может снизить температуру преобразования стеклянного материала, повысить растяжимость пузырьков;

Кристаллизация: Стены пузырьков в зонах с высокой кристаллизацией (например, альфа - кристаллическая форма PLA) более жестки, но легко вызывают концентрацию напряжений, что приводит к преждевременному разрыву.

II. Показатели поведения при разрыве пузырьков и вязкости

Эксперименты показали, что разрушение пузырьков биоразлагаемого материала может количественно оценить его связь с вязкостью по трем основным параметрам:

Большее отношение расширения пузырьков (MBR): отражает предельную растяжимость материала при деформации растяжения. PHA из - за гибкой молекулярной цепной структуры, MBR может достигать более 4,5, что значительно выше, чем PLA (около 3,0);

Энергия разрыва (W): значение рассеяния энергии в момент разрыва пузырька, рассчитанное с помощью интеграла кривой ПВТ. Добавление пленки PLA, усиленной наноцеллюлозой, увеличивает разрыв примерно на 60%, что указывает на то, что она обеспечивает более высокую поглощающую способность энергии за счет частичного растяжения;

Формы разрыва: высокоскоростные наблюдения камеры показывают, что разрыв пузырьков из материалов с отличной вязкостью (например, композитов на основе крахмала) постепенно разрывается, образуя несколько микротрещин; Хрупкий материал (немодифицированный PLA) проявляется в мгновенном разрыве, коротком и концентрированном пути расширения трещины.

Оптимизация применения и значение индустриализации

Основываясь на данных испытаний, можно целенаправленно оптимизировать формулу материала и процесс обработки:

1. Жесткая модификация: смешивание PLA с эластомером (например, полигексаноэфиром PCL) позволяет увеличить разрыв пузырька в 2 - 3 раза, чтобы удовлетворить потребность в противоразрывной мембране для сельского хозяйства;

2. Регулирование кристаллизации: снижение кристаллизации PLA путем отжига, повышение MBR на 15% ~ 20%, улучшение гибкости упаковочной пленки;

3. Соответствие технологическим параметрам: в процессе продувки мембраны коэффициент раздувания (диаметр пузырька / диаметр морды) должен динамически корректироваться в соответствии с значением MBR материала, чтобы избежать чрезмерного растяжения, приводящего к микроскопическим дефектам.

　　пенообразовательОбеспечивает эффективные и визуальные средства обнаружения для оценки устойчивости биоразлагаемых материалов. Количественно определяя ключевые параметры поведения при разрыве пузырьков, материал может точно направлять направление модификации и продвигать его масштабное применение в сценариях с высокими требованиями, таких как упаковка пищевых продуктов, разлагаемая сельскохозяйственная пленка. В будущем, в сочетании с алгоритмами машинного обучения, ожидается, что будет реализован полный цепной анализ от поведения разрыва пузырьков до прогнозирования срока службы материала.