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Enregistrement W4408799971 · doi:10.1016/j.cscee.2025.101186

Effectiveness study of Cellulose Nanocrystal (CNC) filler usage on polylactic acid (PLA) properties through plasticizer addition optimization: Application in paper-coated tableware

2025· article· en· W4408799971 sur OpenAlexfundno aff
Tri Widjaja, Aisyah Alifatul Zahidah Rohmah, Siti Nurkhamidah, Hikmatun Ni’mah, Endarto Yudo Wardhono, Bayu Yusuf Eka Saputra, Citra Yulia Sari

Notice bibliographique

RevueCase Studies in Chemical and Environmental Engineering · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
Thématiquebiodegradable polymer synthesis and properties
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesLembaga Pengelola Dana PendidikanNature Conservancy of CanadaBadan Riset dan Inovasi Nasional
Mots-clésPolylactic acidPlasticizerNanocrystalMaterials scienceFiller (materials)CelluloseChemical engineeringComposite materialPolymerNanotechnology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Polylactic acid (PLA) represents a bioplastic imbued with biocompatibility, biodegradability , and potential as a synthetic plastic substitute. However, PLA's brittleness and inferior toughness present limitations to its broader utility. To combat this, plasticizers are incorporated to lower the glass transition temperature (Tg), enhance ductility, and refine processability . Yet, while enhancing film elongation, plasticizer use may reduce tensile strength . An alternative solution involves incorporating reinforcements or fillers such as Cellulose Nanocrystal (CNC). This study aims to scrutinize the impact of additive incorporation on resulting film characteristics. The methodology involves solvent blending via stirring at 250 rpm for 6 hours at ambient temperature, followed by 24-h film evaporation under enclosed conditions. Optimization utilizing Response Surface Methodology (RSM) via the Face Centered Composite Design (FCCD) method is also conducted. Evaluation of additive influence on the film includes X-ray diffraction (XRD) analysis to ascertain crystallinity values through characteristic peaks at 2θ ≈ 16.7°, 19.2°, and 30°, Fourier Transform Infrared (FTIR) for identifying organic and inorganic chemical compounds, and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) to analyze tensile strength , Young's modulus , and elongation at break . While higher crystallinity is traditionally associated with increased rigidity and brittleness in polymeric materials, the results from this study reveal an interesting relationship between crystallinity and elongation in the context of PLA-based films. The addition of CNC as a filler and PEG200 as a plasticizer facilitates a unique interplay between crystalline and amorphous regions within the composite structure. CNC acts as a nucleating agent , promoting uniform crystallization and creating a finer microstructure that enhances stress distribution, while PEG200 improves the flexibility of the matrix by increasing chain mobility in the amorphous regions. This balance allows the films to stretch further before breaking, resulting in higher elongation values without significant brittleness. Furthermore, the homogeneity of CNC dispersion within the PLA matrix, as confirmed by SEM and FTIR analyses, reduces the formation of stress concentrators that typically lead to brittle failure . Through elongation at break optimization, optimal outcomes are achieved with a composition of 90 % PLA: 10 % Additive – 66 % CNC: 34 % PEG200, yielding 14.49 % elongation at break, tensile strength of 4.26 MPa, and Young's modulus of 22.95. Similar testing at the optimal point using glycerol and sorbitol plasticizers results in elongation at break values of 10 % and 91.25 %, respectively, with tensile strength values of 4.71 and 5.12 MPa, and Young's modulus values of 46.74 and 36.44 MPa, respectively. Additive inclusion in the composite also increases the crystallinity value, and morphological analysis reveals increased porosity compared to unmodified samples, indicating dispersion within the composite. The crystallinity index values exhibit linearity with elongation at break test outcomes, suggesting that higher elongation at break leads to higher crystallinity index values. This highlights how controlled crystallinity, paired with effective plasticization , can yield films that defy conventional expectations by achieving both higher crystallinity and improved elongation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,002

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,216
Écart entre enseignants0,201 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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