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高度に結晶化したポリラトン酸（PLA）は、その剛性、耐熱性、および寸法の安定性のため、産業用途に適しています。ただし、PLA製品のクリスタルラメラは、環境でのPLA分解を遅らせる可能性があります。この研究では、初期結晶構造が加速条件下でのPLAの加水分解にどのように影響するかを明確にします。結晶化PLAは、減圧下で特定の温度でアモルファスPLAをアニーリングすることにより調製しました。さまざまな結晶構造を持つ標本は、特定の時間で70°C、95％の相対湿度（RH）に保持されました。結晶構造の変化は、微分熱量測定と広角X-レイの回折を使用して分析されました。分子量（MW）は、ゲル透過クロマトグラフィーで測定されました。アモルファスPLAの結晶性は、70°Cおよび95％RHで1時間以内に最初にアニールされたPLAの結晶性と同じになりました。アモルファスPLAのMWは、加速された分解中に結晶化度が類似していても、より速く減少しました。Amorphous PLAの低MW鎖はより速く減少する傾向がありましたが、MW分布の変化は、最初に結晶化されたPLAの分子鎖のランダムな切断を示唆していました。アモルファス領域の加水分解を触媒する鎖の端と不純物の濃度は、初期結晶化で異なると考えられていました。結晶性だけでは、加水分解の速度が決定されません。
高度に結晶化したポリラトン酸（PLA）は、その剛性、耐熱性、および寸法の安定性のため、産業用途に適しています。ただし、PLA製品のクリスタルラメラは、環境でのPLA分解を遅らせる可能性があります。この研究では、初期結晶構造が加速条件下でのPLAの加水分解にどのように影響するかを明確にします。結晶化PLAは、減圧下で特定の温度でアモルファスPLAをアニーリングすることにより調製しました。さまざまな結晶構造を持つ標本は、特定の時間で70°C、95％の相対湿度（RH）に保持されました。結晶構造の変化は、微分熱量測定と広角X-レイの回折を使用して分析されました。分子量（MW）は、ゲル透過クロマトグラフィーで測定されました。アモルファスPLAの結晶性は、70°Cおよび95％RHで1時間以内に最初にアニールされたPLAの結晶性と同じになりました。アモルファスPLAのMWは、加速された分解中に結晶化度が類似していても、より速く減少しました。Amorphous PLAの低MW鎖はより速く減少する傾向がありましたが、MW分布の変化は、最初に結晶化されたPLAの分子鎖のランダムな切断を示唆していました。アモルファス領域の加水分解を触媒する鎖の端と不純物の濃度は、初期結晶化で異なると考えられていました。結晶性だけでは、加水分解の速度が決定されません。
Highly crystallized polylactic acid (PLA) is suitable for industrial applications due to its stiffness, heat resistance, and dimensional stability. However, crystal lamellae in PLA products might delay PLA decomposition in the environment. This study clarifies how the initial crystal structure influences the hydrolytic degradation of PLA under accelerated conditions. Crystallized PLA was prepared by annealing amorphous PLA at a specific temperature under reduced pressure. Specimens with varied crystal structure were kept at 70 °C and in a relative humidity (RH) of 95% for a specific time. Changes in crystal structure were analyzed using differential calorimetry and wide-angle X-lay diffraction. The molecular weight (MW) was measured with gel permeation chromatography. The crystallinity of the amorphous PLA became the same as that of the initially annealed PLA within one hour at 70 °C and 95% RH. The MW of the amorphous PLA decreased faster even though the crystallinity was similar during the accelerated degradation. The low MW chains of the amorphous PLA tended to decrease faster, although changes in the MW distribution suggested random scission of the molecular chains for initially crystallized PLA. The concentrations of chain ends and impurities, which catalyze hydrolysis, in the amorphous region were considered to be different in the initial crystallization. The crystallinity alone does not determine the speed of hydrolysis.
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