Politejsav reaktív szívósítása
Politejsav reaktív szívósítása
Lukács Nóra BSc IV. évf.
e-mail: lukacsnora062021@gmail.com
Konzulens: Bordácsné Dr. Bocz Katalin, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
e-mail: bocz.katalin@vbk.bme.hu
Dr. Ronkay Ferenc, Imsys Kft.
e-mail: alabor@imsys.hu
Az ismert biopolimerek közül a politejsav (PLA) a legintenzívebben kutatott és használt természetes alapanyagú, egyúttal biológiailag lebomló alifás poliészter. Előnyös fizikai és mechanikai tulajdonságai – úgymint átlátszóság, szilárdság, merevség miatt számos kutatás összpontosít a napjainkban főként a csomagolóiparban elterjedt biopolimer alkalmazási területeinek szélesítésére; s tartósabb, műszaki cikkek alapanyagaként történő felhasználására. E cél érdekében azonban az eredendően rideg PLA szívósságát növelni kell, amelyre az elasztomerekkel történő társítás kézenfekvő megoldás. A PLA láncvégi hidroxil- és karboxil csoportjai azonban erősen polárosak, míg az elasztomer fázis a funkciós csoportok hiánya miatt általában apoláros, így köztük a határfelületi feszültség nagy, ami reaktív kompatibilizálást tesz szükségessé. Ez megvalósítható olyan funkcionalizált elasztomerek alkalmazásával, amelyek közvetlen kapcsolatot biztosítanak a mátrix és az eloszlatott fázis között.
Kutatómunkám során a PLA ütőszilárdságának reaktív kompatibilizációval történő növelésével foglalkoztam. Reaktív extrúzióval állítottam elő etilén-butil-akrilát–glicidil-metakrilát terpolimerrel (EBA-GMA) szívósított PLA mintákat. Fő célom nagy mechanikai teljesítményű, csökkentett adaléktartalmú biopolimer alapanyag kifejlesztése volt, amely ökológiai és gazdasági szempontokból egyaránt előnyös alternatívát nyújthat az originális műanyagokkal szemben. Ennek érdekében az extrúzió hőmérsékletének hatását vizsgáltam a PLA EBA-GMA kompatibilizáció reakciójára, illetve közvetlenül az ütőszilárdság-növelés hatékonyságára. Azt találtam, hogy azonos (15 m%) EBA-GMA tartalom esetén csupán az extrúziós hőmérséklet 190°C-ról 260°C-ra történő növelésével a bemetszett Izod ütőszilárdság 5 kJ/m2-ről 21 kJ/m2-re növelhető anélkül, hogy az egyéb mechanikai jellemzők (pl szilárdság, merevség) számottevően megváltoznának. Máshogy megközelítve, a gyártási paraméterek optimális megválasztásával azonos – pl. 20 kJ/m2-es – ütőszilárdság 35%-kal kevesebb reaktív szívósító adalékkal vált elérhetővé, amely jelentős költségcsökkentést jelent. Széleskörű morfológiai (optikai mikroszkópia, pásztázó elektronmikroszkópia), szerkezeti (differenciális pásztázó kalorimetria, termikusan stimulált áram mérés) és reológiai (ömledék folyási index mérés, rotációs reometria, ömledékkeverés során mért nyomatékfelvétel) vizsgálatokkal bizonyítottam, hogy a hatékony ütőszilárdság-növelés a magasabb gyártási hőmérsékleten intenzifikált kompatibilizációs reakcióval, azaz a reaktív szívósítás megnövelt hatékonyságával áll összefüggésben.
A vizsgált technológia megoldást kínál a műszaki alkalmazásokra szánt, ütésálló PLA termékek gazdaságos gyártására, ezáltal versenyképességének növelésére.
