Határfelületi kölcsönhatások módosítása politejsav alapú kompozitokban
Napjainkban a környezetvédelem már nem csak egyszerűen műszaki kérdés, hanem politikai és társadalmi elvárás is egyben az élet bármely területén. Ennek elsődleges oka az, hogy az egyszer használatos csomagolóanyagok nagy része műanyag, így gyorsan, nagyon nagy mennyiségben kerülnek a hulladékba ezek az anyagok. A problémát tovább tetőzi az a tény, hogy a hulladékok között is igen látványos a megjelenésük és a természetben különösen szemet szúr a jelenlétük. A probléma egyik kézenfekvő megoldása lehet az úgynevezett biopolimerek térnyerése. Közülük az egyik legígéretesebb a politejsav (PLA), mivel természetes alapú és megfelelő környezeti körülmények között a talajban előforduló mikroorganizmusok is lebonthatják. A PLA bár jó merevséggel rendelkezik, ahhoz, hogy a tömegműanyagok felhasználási területein versenyképes legyen, a tulajdonságainak módosítására van szükség. A módosításuk többféleképpen is elképzelhető, a kutatások során mi természetes szálakkal társítottuk a politejsavat. A szálerősítésű kompozitok szilárdságát a szál-mátrix kölcsönhatás mellett, a szálak tulajdonságai is jelentősen befolyásolják. Tanszékünk korábbi kutatásaiból ismeretes, hogy PLA/természetes szál kompozitokban viszonylag erős határfelületi kölcsönhatás alakul ki, bár a PLA/faliszt kompozitokban a mátrix és a töltőanyag között csak másodrendű kölcsönhatások érvényesülhetnek.
A kutatómunka során célunk a szál-mátrix kölcsönhatás erősségének mennyiségi jellemzése, és amennyiben lehetséges javítása jobb szilárdsági tulajdonságokkal rendelkező kompozitok előállítása érdekében. Azt vizsgáltuk, hogy különböző szemcseszerkezeti jellemzőkkel rendelkező töltőanyagok esetén és kapcsolóanyag használatával – ahol, kovalens kötést is kialakíthat a kapcsolóanyag a szállal – milyen mértékben változik a kölcsönhatás a szál és a mátrix között. Ehhez reaktív extrúzióval előállított maleinsav-anhidriddel ojtott politejsav (MAPLA) kapcsolóanyagot használtunk. Az előállított kapcsolóanyag esetében az ojtási hatékonyságot NMR spektroszkópiával igazoltuk. A kutatómunka során készített kompozitokban a külső terhelés hatására lejátszódó mikromechanikai deformációs folyamatokat tanulmányoztuk, akusztikus emissziós vizsgálattal egybekötött szakítóvizsgálatok, valamint a szakítási felületekről készült, pásztázó elektron- és polarizációs optikai mikroszkópos felvételekkel.
Az eredmények alapján kijelenthettük, hogy a PLA/természetes szál kompozitok tulajdonságait kétség kívül a töltőanyag szemcseszerkezeti jellemzői és a határfelületi kölcsönhatások erőssége határozza meg, valamint ezen kompozitokban a szálak kihúzódása és a szálak törése a domináló deformációs folyamat. Dolgozatomban foglaltak alapján ugyanakkor fény derült arra a tényre is, hogy bár a PLA/természetes szál kompozitokban erős a kölcsönhatás, de MAPLA kapcsolóanyag használatával javítható.
szerző
-
Zám Brigitta
Műanyag- és száltechnológiai mérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Faludi Gábor
tanársegéd, tanszéki mérnök, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék -
Dr. Renner Károly
tudományos munkatárs, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék -
Dr. Pukánszky Béla
egyetemi tanár, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
