A bazaltszál és a montmorillonit jelenlétének hatása a politejsav tulajdonságaira
A kifogyóban lévő kőolaj tartalékok és a mára már nagy méreteket öltő környezetszennyezés miatt egyre jobban előtérbe kerülnek a környezetbarát, fenntartható anyagok és feldolgozási technológiák, így egyre több kutató is foglalkozik bio-kompozitok fejlesztésével megújuló erőforrásból előállított anyagok használatával – mint például a különböző biopolimerek, a természetes nano- és mikroméretű erősítőanyagok. Egyre többen törekednek manapság kiszorítani a kőolaj-alapú műanyagokat a mindennapokból, lecserélve azokat megújuló erőforrásból előállított polimerekre, polimer kompozitokra, hiszen a természetben fellelhető, illetve természetes anyagból előállított polimer/erősítőanyag is remek tulajdonságokkal rendelkeznek [1, 2].
A TDK munkám témája egy olyan bio-kompozit fejlesztése és vizsgálata, amely alapanyagai 100%-ban fellelhetőek a természetben, vagy megújuló, természetes anyagból előállíthatók, valamint olyan tulajdonságokkal rendelkezik, ami vetekszik a szintetikus polimer kompozitokéval. Az anyagválasztás során ezért is esett a választásom a megújuló erőforrásból előállított politejsavra (PLA), valamint a természetben megtalálható montmorillonitra és bazaltszálra.
Részletes irodalomkutatást követően egy ikercsigás extruder segítségével 4 féle kompozit anyagot hoztam létre (csak bazaltszállal erősített, valamint bazaltszállal és 1,2, illetve 3 m/m% montmorillonittal erősített), valamint tiszta PLA-t – mint referencia anyagot – is extrudáltam, ami szemben a gyári PLA-val a feldolgozás során ugyanúgy, mint a többi kompozit anyag hősokknak lett kitéve, így az eredmények kiértékelésénél tisztább képet kaptam az anyag tulajdonságának változásairól. Az elkészült 5 anyagból ezután szabványos, téglalap keresztmetszetű próbatesteket fröccsöntöttem, amelyeket szakítóvizsgálatnak és ciklikus húzóvizsgálatnak vetettem alá, valamint differenciális pásztázó kalorimetria (DSC) segítségével megállapítottam a próbatestek anyagi tulajdonságait (kristályos részarány, üvegesedési és kristályolvadási hőmérséklet). A szakítóvizsgálatnál hőkezelt és nem hőkezelt próbatesteket egyaránt vizsgáltam, a minták töretfelületein pedig pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálatot végeztem.
A vizsgálati eredményekből megállapítottam, hogy a kompozitok szakítószilárdsága és rugalmassági modulusa kétszerese a tiszta politejsavénak. A SEM felvételek alapján a töretfelületeken csekély helyen fordult elő aggregátumok kialakulása, így nem a nanoszemcsék jelenléte okozta a törést, valamint jól látható, hogy a bazaltszál és a mátrix között kiváló adhéziós kapcsolat jött létre.
Irodalom:
[1] E. Castro-Aguirre, F. Iñiguez-Franco, H. Samsudin, X. Fang, R. Auras: Poly(lactic acid) - Mass production, processing, industrial applications, and end of life. Advanced Drug Delivery Reviews 107 (2016) 333–366.
[2] J. Ma, J. Xu, J.-H. Ren, Z.-Z. Yu, Y.-W. Mai: A new approach to polymer/montmorillonite nanocomposites, Polymer 44 (2003) 4619–4624.
szerző
-
Gonda Bence
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Mészáros László
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Kmetty Ákos
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
