Investigation of Thermal, Microstructure and Shape Memory Behavior of PLA-PEG-PHA Ternary Polymer Blends

Abstract

Instead of blending two polymers to make a blend, a "ternary polymer blend" is typically created by adding a third polymer. In recent years, triple polymer blends have found a wide field of study in order to improve and change the properties of traditionally obtained binary blends. In this study, a blend was created by adding Polyhydroxy Alkanoate (PHA) polymer to Polylactic Acid (PLA) and Polyethylene Glycol (PEG) polymers, which are known to be compatible with each other. The aim of this study is to examine the effect of changing PHA amount on the blend of the triple shape memory alloy. The thermal properties, shape memory and scanning electron microscope (SEM) images of this blending were examined. It was investigated which of the samples prepared with three different percentages would give the most ideal results. Although the thermal analysis results are generally close to each other, differences were observed in the shape memory of the material due to the change in the amount. In particular, it can be said that the decrease in the percentage of Polytactic Acid (PLA) polymer, which has binding properties, causes a delay in shape transformation.

Keywords

• Ternary polymer blends
• Shape memory polymers
• Polylactic acid
• Polyethlene glycol
• Polyhyroxy alkanoate

PLA-PEG-PHA Üçlü Polimer Karışımlarının Termal, Mikroyapı ve Şekil Hafıza Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Bir karışım oluşturmak için iki polimeri karıştırmak yerine, tipik olarak üçüncü bir polimer eklenerek "üçlü bir polimer karışımı" oluşturulur. Geleneksel olarak elde edilen ikili karışımların özelliklerinin iyileştirilmesi ve değiştirilmesi amacıyla son yıllarda üçlü polimer karışımları geniş bir çalışma alanı bulmuştur. Bu çalışmada birbiriyle uyumlu olduğu bilinen Polilaktik Asit (PLA) ve Polietilen Glikol (PEG) polimerlerine Polihidroksi Alkanoat (PHA) polimeri eklenerek bir karışım oluşturulmuştur. Bu çalışmayı yaparken üçlü şekil hatırlamalı alaşımın, değişen PHA miktarının blend üzerindeki etkisini incelemektir. Bu karışımın termal özellikleri, şekil hafızası ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri incelenmiştir. Üç farklı yüzdeyle hazırlanan örneklerden hangisinin en ideal sonucu vereceği araştırıldı. Termal analiz sonuçları genel olarak birbirine yakın olsa da miktar değişikliğine bağlı olarak malzemenin şekil hafızasında farklılıklar gözlemlenmiştir. Özellikle bağlayıcı özelliğe sahip olan Politaktik Asit (PLA) polimerinin yüzdesindeki azalmanın şekil dönüşümünde gecikmeye neden olduğu söylenebilir.

Keywords

• Üçlü polimer karışımları
• şekil hafızalı polimerler
• polilaktik asit
• polietilen glikol
• polihidroksi alkanoat

References

1. Adedeji, A., Lyu, S. ve Macosko, C. W. (2001). Block copolymers in homopolymer blends: Interface vs micelles. Macromolecules, 34(25), 8663-8668.
2. Chen, B. Y., Wang, Y. S., Mi, H. Y., Yu, P., Kuang, T. R., Peng, X. F. ve Wen, J. S. (2014). Effect of poly (ethylene glycol) on the properties and foaming behavior of macroporous poly (lactic acid)/sodium chloride scaffold. Journal of Applied Polymer Science, 131(23).
3. DeBolt, M. A. ve Robertson, R. E. (2006). Morphology of compatibilized ternary blends of polypropylene, nylon 66, and polystyrene. Polymer Engineering ve Science, 46(4), 385-398.
4. Folkes, M. ve Hope, P. (1993). Polymer blends and alloys: Springer.
5. Koulic, C., Yin, Z., Pagnoulle, C., Gilbert, B. ve Jérôme, R. (2001). Premade versus in situ formed compatibilizer at the PS/PMMA interface: contribution of the Raman confocal microscopy to the fracture analysis. Polymer, 42(7), 2947-2957.
6. Kuleznev, V. ve Miroshnikov, Y. P. (2016). Phase morphology and properties of ternary polymer blends. Encyclopedia of Polymer Blends: Volume 3: Structure, 335-400.
7. Macosko, C., Guegan, P., Khandpur, A. K., Nakayama, A., Marechal, P. ve Inoue, T. (1996). Compatibilizers for melt blending: Premade block copolymers. Macromolecules, 29(17), 5590-5598.
8. Matumba, K. I., Motloung, M. P., Ojijo, V., Ray, S. S. ve Sadiku, E. R. (2023). Investigation of the Effects of Chain Extender on Material Properties of PLA/PCL and PLA/PEG Blends: Comparative Study between Polycaprolactone and Polyethylene Glycol. Polymers, 15(9), 2230.

9. Özen Öner, E., Pekdemir, M. E., Ercan, E., Say, Y., Kök, M. ve Aydoğdu, Y. (2022). Novel of (PLA/PCL blend)/Gd2O3 rare earth oxide nanocomposites: Shape memory effect, thermal, magnetic, and mechanical properties. Polymer Composites, 43(5), 3096-3103.
10. Pekdemir, M. E., Kök, M., Kanca, M. S., Özen Öner, E., Pekdemir, S., Inci, Ş., Tatar, B. (2023). B2O3 reinforced polylactic acid/thermoplastic polyethylene glycol shape memory composites. Polymers for Advanced Technologies, 34(2), 605-612.
11. Pekdemir, M. E., Öner, E., Kök, M. ve Qader, I. N. (2021). Thermal behavior and shape memory properties of PCL blends film with PVC and PMMA polymers. Iranian Polymer Journal, 30, 633-641.
12. Pekdemir, M. E., Qader, I. N., Öner, E., Aydoğmuş, E., Kök, M. ve Dağdelen, F. (2021). Investigation of structure, mechanical, and shape memory behavior of thermally activated poly (ε-caprolactone): azide-functionalized poly (vinyl chloride) binary polymer blend films. The European Physical Journal Plus, 136, 1-14.
13. Qader, I. N., PekdemIr, M. E., Coşkun, M., Kanca, M. S., Kök, M. Ve Dağdelen, F. (2022). Biocompatible PLA/PCL blends nanocomposites doped with nanographite: Physico-chemical, and thermal behaviour. Journal of Polymer Research, 29(7), 264.
14. Sheth, M., Kumar, R. A., Davé, V., Gross, R. A. ve McCarthy, S. P. (1997). Biodegradable polymer blends of poly (lactic acid) and poly (ethylene glycol). Journal of Applied Polymer Science, 66(8), 1495-1505.
15. Sperling, L. H. (2005). Introduction to physical polymer science: John Wiley ve Sons.
16. Sprenger, M., Walheim, S., Budkowski, A. ve Steiner, U. (2003). Hierarchic structure formation in binary and ternary polymer blends. Interface Science, 11(2), 225-235.
17. Tomic, N. s. Z. ve Marinkovic, A. D. (2019). Compatibilization of Polymer Blends by the Addition of Graft Copolymers. Compatibilization of Polymer Blends: Micro and Nano Scale Phase Morphologies, Interphase Characterization, and Properties, 103.
18. Wang, D., Li, Y., Xie, X.-M. ve Guo, B.-H. (2011). Compatibilization and morphology development of immiscible ternary polymer blends. Polymer, 52(1), 191-200.
19. Yilmaz, M., Pekdemir, M. E. ve Öner, E. Ö. (2023). Evaluation of Pb doped Poly (lactic acid)(PLA)/Poly (ethylene glycol)(PEG) blend composites regarding physicochemical and radiation shielding properties. Radiation Physics and Chemistry, 202, 110509.
20. Zhang, J., Wang, S., Qiao, Y. ve Li, Q. (2016). Effect of morphology designing on the structure and properties of PLA/PEG/ABS blends. Colloid and Polymer Science, 294, 1779-1787.