Resumen de PLA/PCL ecoblends: Effect of PCL addition on the toughness of PLA.

Noel León Albiter, Orlando Santana Pérez, M. Hortós, Sebastián Espino, María Lluïsa Maspoch Rulduà

• español

  El comportamiento a fractura de una “Ecoblend” de Poli(Ácido Láctico) (PLA) con Poli(Caprolactona) (PCL) adecuadamente compatilibilizada ha sido estudiado y comparado con el PLA base. El estudio se llevó a cabo sobre probetas de tipo SENB obtenidas a partir de barras prismáticas (4x10 mm) producidas mediante moldeo por inyección.

  Para asegurar condiciones ideales de fisura aguda y reproducibilidad de resultados, tras el entallado mecánico se agudizó mediante ablación por láser pulsante en femtosegundos (femtoláser). Aplicando la teoría de mecánica de la fractura elástico lineal, el factor provisional de intensificación de tensiones (KQ) y el trabajo específico de fractura (wf) (parámetro alternativo a la resistencia al impacto estandarizada) fueron determinados siguiendo la metodología de monoentalla (a/w=0.45) con 5 réplicas a velocidades de soliticación moderamente altas (1 m.s-1, impacto instrumentado en configuración Charpy). La fase PCL promueve un incremento en 1,5 veces en KQ y de 7 veces en wf. Las evidencias fractográficas revela que la deformación y la cavitación de la fase PCL promueven el alivio de la triaxialidad local, lo que puede causar un aumento de la tensión hidrostática local necesaria para iniciar las crazes y su posterior ruptura en condiciones de impacto. A a bajas velocidades de solicitación (ensayos de tracción), este proceso de cavitación/fibrilación suprime los fenómenos de crazing de la matriz de PLA favoreciendo su cedencia y deformación plástica.

• English

  The fracture behaviour of an "Ecoblend" of Poly(Lactic Acid) (PLA) with Poly(ε-Caprolactone) (PCL) suitably compatibilized has been studied and compared with the base PLA. The study was carried out on SENB-type specimens obtained from prismatic bars (4x10 mm) produced by injection molding. To ensure ideal conditions for acute cracking and reproducibility of results, after mechanical notching, it was sharpened by pulsed laser ablation in femtoseconds (femtolaser). Applying the linear elastic fracture mechanics (LEFM) theory, the provisional stress intensity factor (KQ) and the specific work of fracture (wf) (i.e., an alternative parameter to the standardised impact resistance) were determined following the single notch methodology (a/w=0.45) with at least 5 repetitions, using moderately high solicitation rates (1 m.s-1, impact instrumented in Charpy configuration). PCL promotes a one-and-a-half-fold stress intensification factor needed to initiate crack propagation and a 7-time increase of energy consumed during the process. Fractographic evidence reveals that the PCL phase deformation and cavitation promote relief of the local triaxiality which can cause an increase of the local hydrostatic stress needed to initiate the crazes and its subsequent rupture in impact conditions. At low loading rates (tensile tests conditions) this cavitation/fibrillation process suppresses the crazing of PLA matrix favouring its extensive yielding and plastic shearing.