Politejsav anyagszerkezetének hatása annak felületi mechanikai tulajdonságaira
Napjainkban a biopolimerek egyre nagyobb teret hódítanak meg a környezettudatos szemlélet elterjedésének köszönhetően. Azonban ahhoz, hogy a bevált tömeg- vagy műszaki polimerjeinket ki tudjuk váltani ezekre az anyagokra, ismernünk kell azok anyagszerkezetfüggő mechanikai tulajdonságait. A kutatómunka célja, hogy megvizsgáljuk a politejsav kristályossági fokának valamint kristálymódosulatainak [1,2] és az anyag felületi mechanikai tulajdonságai közötti összefüggést.
A mérések során három különböző típusú (2500HP, 3100HP és 4032D) politejsav anyagból készült fröccsöntött mintákat vizsgáltam. A fröccsöntés során a próbatestek gyors hűtési folyamaton esnek át, így a kristályos szerkezet nem minden esetben alakul ki, viszont hőkezeléssel elősegíthetjük a kristályossági fok növelését. A kutatómunka során, a hőkezelés nélküli referencia minták mellett anyagtípusonként négy különböző hőmérsékleten hőkezelt minta kristályszerkezete, kristályos részaránya és felületi mechanikai tulajdonságai lettek összevetve.
A kristályszerkezet és a kristályos részarány meghatározásához a mintákat differenciális kaloriméter (DSC) segítségével vizsgáltam. A DSC mérés során a gép egy referencia mintához viszonyítva regisztrálja a beállított hőmérséklet program betartásához szükséges hőáram különbséget. Az így kapott görbe exoterm és endoterm csúcsából meghatározható a hidegkristályosodás mértéke és a kristályos részarány értéke.
A mélységérzékeny benyomódásméréssel (DSI) meghatározhatók a felületi mechanikai tulajdonságok, a benyomódási rugalmassági modulus, és a dinamikus keménység. A dolgozat keretein belül, a maximális benyomódási mélység és a terhelőerő ismeretében meghatároztam a keménységet, és ennek változását vizsgáltam a hőkezelési hőmérséklet, illetve a különböző anyagtípusok függvényében.
A dolgozat célja, hogy meghatározza a keménység értékeket és azok változásának vizsgálatával kapcsolatot teremtsen a politejsav kristályos részaránya, kristálymódosulatai és felületi mechanikai tulajdonságai között, hogy megkönnyítse az adott követelményeknek legjobban megfelelő típusú politejsav és annak hőkezelési hőmérsékletének kiválasztását az egyes termékek tervezésekor.
Irodalom:
[1] J. Zhang, Y. Duan, H. Sato, H. Tsuji, I. Noda, S. Yan, Y. Ozaki: Crystal modifications and thermal behavior of poly(L-lactic acid) revealed by infrared spectroscopy. Macromolecules 38 8012–8021. (2005)
[2] P. Pan, B. Zhu, W. Kai, T. Dong, Y. Inoue: Polymorphic transition in disordered poly(L-lactide) crystals induced by annealing at elevated temperatures. Macromolecules 41 4296–4304. (2008)
[3] Gubicza J., Juhász A., Lendvai J.: A new method for hardness determination from depth sensing indentation tests. Journal of Materials Research 11(12) 2964-2967. (1996)
