Reciklált PET mechanikai tulajdonságainak és hőállóságának kiegyensúlyozott javítása adalékolással és utókristályosítással
Reciklált PET mechanikai tulajdonságainak és hőállóságának kiegyensúlyozott javítása adalékolással és utókristályosítással
(Balanced improvement of mechanical properties and thermal resistance of recycled PET by additives and post-crystallization)
Slezák Emese MSc, slezakemese99@gmail.com
Konzulensek:
Dr. Bordácsné Bocz Katalin, tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Dr. Ronkay Ferenc, címzetes egyetemi tanár, fejlesztési csoportvezető, Jász-Plasztik Kft.
A poli(etilén-tereftalát) (PET) az egyik legnagyobb mennyiségben alkalmazott tömegműanyag: 2020-ban 70 millió tonnát állítottak elő belőle [1]. A PET egyik fő alkalmazási területe a csomagolóipar, ahol műanyag palackok gyártására használják, amelyek rövid életciklusokat követően hulladékként végzik. Magyarországon évente 1,4 – 1,6 milliárd PET palack hulladék keletkezik (kb. 100 kt), amelynek napjainkban kb. 35 %-át hasznosítják újra. Műszaki műanyagként azonban korlátozottan alkalmazzák, ami azzal magyarázható, hogy a fröccsöntött darabok törékenyek, illetve amorf formában kicsi a hőállóságuk.
Kutatásom fő célkitűzése tehát az anyag ütőszilárdságának és hőállóságának növelése. Ehhez különböző átlagos molelkulatömegű (eredeti, illetve reciklált) alapanyagok viselkedését tanulmányoztam többféke etilén-butil akrilát-glicidil metakrilát terpolimer (PTW elasztomer) tartalom (0-5-10-15 %) mellett, majd a mintákat 150°C-on kristályosítottam (0-20-40-60-180 s időtartamokig). A PTW elasztomer és a kristályosítás hatására kialakuló morfológiai változásokat DSC és SEM vizsgálatokkal követtem nyomon, s s ezekkel magyaráztam az ütésállóság, a merevség, valamint a hőállóság alakulását. Utóbbi tulajdonságokat DMA vizsgálatokkal jellemeztem.
A vizsgálatok alapján megállapítottam, hogy a kristályosítatlan minták ütőszilárdsága ugrásszerűen nő egy kritikus PTW tartalom felett, amely kritikus érték a reciklált PET esetében kisebbnek bizonyult, összhangban a szakirodalommal [2]. A kristályosítás után viszont az ütőszilárdság egyenletesen növekedett az adaléktartalommal. A kristályosítatlan minták esetében a rideg amorf fázis (RAF) aránya nagyobb a reciklált PET esetén, s az elasztomer ennek mennyiségét tovább növeli. Így az irodalomban elsőként kimutattam, hogy a PTW elasztomer szemcsékhez közvetlenül kapcsolódó polimer láncok csatlakozó szegmensei is immobilisak, így azok is RAF fázisként jelentkeznek, ami hatással van a mechanikai tulajdonságokra.
Végeredményként sikerült növelt hő- és ütésállóságú reciklált PET-et fejlesztenem, amely alkalmas lehet műszaki alaktrészek gyártására.
Irodalom:
[1] L. Dai et al., “Enhancing PET hydrolytic enzyme activity by fusion of the cellulose–binding domain of cellobiohydrolase I from Trichoderma reesei,” Journal of Biotechnology, vol. 334, 2021, doi: 10.1016/j.jbiotec.2021.05.006.
[2] K. Bocz, F. Ronkay, K. E. Decsov, B. Molnár, and G. Marosi, “Application of low-grade recyclate to enhance reactive toughening of poly(ethylene terephthalate),” Polymer Degradation and Stability, vol. 185, 2021, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109505.
