Határfelületi kölcsönhatások jellemzése polimer/lignin keverékekben
A lignoszulfonát, azaz szulfonált lignin az úgynevezett szulfitos eljárás mellékterméke, amely a második legelterjedtebb fafeltárási technológia a papíriparban. Ezért alacsony áron és nagy mennyiségben beszerezhető, ami nagyon vonzóvá teszi a hasznosítását. Összetett szerkezete és a benne található funkciós csoportok nagyszámú kölcsönhatás létrejöttét eredményezik, amelyek kialakulhatnak a lignin molekulák között, valamint egyéb molekulákhoz kapcsolódva is. Ionos kötések, hidrogénhidak, valamint a π elektronok között ható kölcsönhatások egyaránt felléphetnek ezekben a redszerekben.
A munkánk során a polimer/lignoszulfonát keverékekben kialakuló határfelületi kölcsönhatásokat tanulmányoztuk, ezért kalcium-lignoszulfontátot homogenizáltunk különböző polimerekkel (polipropilén, politejsav, polisztirol, poli(etilén-tereftalát), polikarbonát, poli(metil-metakrilát) és cink- hidroxiddal részlegesen semlegesített etilén/metakrilsav kopolimer, azaz ionomer). Szakítóvizsgálat során meghatároztuk a keverékek mechanikai tulajdonságait, majd a kölcsönhatásokat mennyiségileg becsültük a nyakképződési feszültség és a szakítószilárdság összetételfüggéséből [1, 2]. A szakítóvizsgálat során mértük a keverékek akusztikus emisszióját, mivel a mikromechanikai deformációs folyamatok gyakran okoznak akusztikus jeleket a terhelésnek kitett anyagban. DMTA vizsgálat elvégzésével a kialakult kölcsönhatásokról igyekeztünk információt szerezni. Emellett pásztázó elektronmikroszkópiát alkalmaztunk a keverékek morfológiájának tanulmányozására.
Szoros összefüggést találtunk a határfelületi kölcsönhatások erőssége, valamint a lignoszulfonát szemcsék mérete között, amely szerint minél erősebb az adhézió, annál kisebbek a diszpergált szemcsék. A határfelületi adhézió erősségét befolyásolja a polimer mátrix típusa, mivel a lignoszulfonát eltérő kölcsönhatásokat hoz létre a keverékekben. Az ionomer/lignoszulfonát keverékekben a legerősebb az adhézió, ahol só- és hidrogénhidak, valamint kation- π elektron kölcsönhatások jönnek létre. A polipropilén/lignoszulfonát keverékekben a leggyengébb az adhézió, ahol csupán gyenge, van der Waals kölcsönhatások alakulnak ki.
Hivatkozások:
[1] B. Turcsányi,, B. Pukánszky, F. Tüdős, J. Mater. Sci. Lett., 7, 160 (1988)
[2] B. Pukánszky, Composites, 21, 255 (1990)
szerző
-
Romhányi Vivien
műanyag és száltechnológiai mérnöki
nappali
konzulensek
-
Dr. Pukánszky Béla
egyetemi tanár, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék -
Dr. Kun Dávid
folyamatfejlesztő mérnök, Ibiden Hungary Kft. (külső)
