A polipropilén újrafeldolgozásából eredő degradáció minősítése reológiai és termikus vizsgálatok alapján
Napjainkban több szempontból is egyre jelentősebbek a környezetvédelmi intézkedések, folyamatosan növekszik a környezetetkimélő eljárások és termékek felé a kereslet. Ennek köszönhetően a könnyedén újrahasznosítható anyagokból egyre többet alkalmaznak és ahol lehet a meglévő termékeket és alkatrészeket is átalakítják úgy, hogy minél kevesebb újra fel nem dolgozható hulladék keletkezzen. A polipropilén is ezen anyagok közé tartozik, melynek számos különböző újrahasznosítási lehetősége létezik, melyek közül a legegyszerűbb az anyag darálása és újrafeldolgozása új termékekben (primer újrahasznosítás). A folyamat során azonban jelentős nyírás és termikus terhelés lép fel, ami a molekulaláncok tördelődését okozza. A degradáció típusa szerint lehet termikus, termikus-oxidáció és termikus-mechnikai, melyeket a feldolgozás paraméterei befolyásolnak. A megfelelő termék előállításához elengedhetetlen, hogy stabil tulajdonságokkal rendelkezzen az alapanyag, ezért kiemelten fontos vizsgálni az újrafeldolgozásból adódó reológiai és termikus tulajdonságok változását. [1].
A polimerek degradációjának vizsgálatára számos különböző lehetőség létezik. A leggyakoribbak a folyásindex (MFI) és a kapilláris reométer történő mérések, amelyekkel a polimer ömledék vizskozitását vizsgálják, mivel a molekulatömeg arányos az ömledék viszkozitással. Termikus analitikai módszerek, DSC és TGA mérések elvégzésével az anyagokban hő hatására végbemenő átalakulási folyamatok vizsgálhatók, mellyel megállapítható az anyag milyen hőmérsékleten kezd el degradálódni. Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiával (FTIR) az anyag fény elnyelő képességét lehet megmérni, amiből a termikus oxidáció során bekövetkező kémiai struktúra változása állapítható meg. Végül pedig az anyag dinamikus tulajdonságait reométeren történő oszcillációs vizsgálatokkal lehet megmérni, amelyből szintén a molekulatömeg változására lehet következtetéseket levonni [2].
A dolgozatom célkitűzése, hogy minél kevesebb mérés elvégzésével a lehető legpontosabb képet kapjam az újrafeldolgozásból eredő degradáció hatásáról, különösen hangsúlyt fektetve a reológiai tulajdonságokból meghatározható információkra. A kutatás keretein belül egy széleskörű kísérletsorozatot valósítottam meg, amelyhez a vizsgált anyagban a degradációt egy ikercsigás extruder segítségével hoztam létre többszöri (0x,1x,2x,3x,5x, és 10x) extrudálás során. Az anyag degradációját ezután különböző mérések (MFI, Kapilláris reométer, DSC, TGA, FTIR és Rotációs reométer) segítségével elemeztem reológiai és termikus szempontból.
Irodalom:
[1] Elnaz Esmizadeh, Costas Tzoganakis and Tizazu H. Mekonnen: Degradation Behavior of Polypropylene duringReprocessing and Its Biocomposites: Thermal andOxidative Degradation Kinetics. Polymers 12, 1627 (2020)
[2] J. Aurrekoetxea, M. A. Sarrionandia, I. Urrutibeascoa: Effects of recycling on the microstructure and themechanical properties of isotactic polypropylene. Journal of Materials Science 36, 2607-2613 (2001)
szerző
-
Pap Tibor
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Virág Ábris Dávid
doktorandusz, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Molnár Kolos
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
