Ömledékfúvással gyártott mikroszálak alkalmazása önerősített PLA kompozitok előállítására
Az egyre növekvő környezetvédelmi problémák következtében a 21. században a fenntartható és a környezetet kevésbé szennyező termékek gyártására lényegesen nagyobb hangsúlyt kell fektetni, ami a megújuló energiaforrások növekvő felhasználását is eredményezi. Az energiafogyasztás csökkentése, a keletkezett hulladékok kezelése, valamint az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklése komoly feladat elé állítja a szakembereket.
A petrolkémiai-alapú műanyagok helyettesítőjeként nagyon fontos szerep hárul a biopolimerekre. Ezek közül is a politejsav (PLA) az első olyan műanyag, amely megfelel a különböző gyártási és feldolgozási elvárásoknak, továbbá jelenleg a legbiztatóbb és legnépszerűbb alapanyag a legígéretesebb fejlesztési lehetőségekkel.
A biopolimerek – köztük a PLA mechanikai tulajdonságai gyakran elmaradnak az úgynevezett tömegműanyagok mint például a polipropilén (PP) vagy a polietilén-tereftalát (PET) tulajdonságaitól, ezért leggyakrabban valamilyen erősítő anyaggal társítva, kompozitként alkalmazzák őket. A kompozitok egy speciális fajtája az úgynevezett önerősítéses kompozitok csoportja, amelyek esetében mind az erősítőanyag, mind a mátrixanyag azonos polimercsaládba tartozik, így egyszerű az újrahasznosításuk. Önerősített PLA kompozitok előállítása és vizsgálata egy új kutatási terület.
Munkám során önerősített PLA kompozitok alapanyagául szolgáló mikro- és nanoszálas szövedékeket állítottam elő elektrosztatikus szálképzéssel és ömledékfúvással. Részletesen vizsgáltam a kiindulási polimer D-laktid tartalmának hatását az előállított szövedékek morfológiai, termikus és mechanikai tulajdonságaira. Vizsgáltam továbbá az alkalmazott szálképzési technológiák méretnövelési lehetőségét illetve ipari alkalmazhatóságát. Az ömledékfúvásos technológia előnyben részesítendő nagyobb termelékenysége, valamint oldószermentes eljárás révén környezetkímélőbb jellege miatt.
Az újonnan előállított nemszőtt szövedékekből olvadáspontjuk közelében végzett kompaktálással formáltam önerősített kompozitokat. Vizsgálati eredményeim azt mutatják, hogy a mikro- illetve nanoszálas szerkezet kialakításával jelentős mértékben sikerült javítani az eredendően rideg PLA ütésállóságát valamint hőállóságát, amelyek kulcsfontosságú paraméterek a potenciális műszaki alkalmazások szempontjából. Az előállított új típusú önerősített PLA kompozitok 100%-ban megújuló nyersanyag-felhasználásuk, egyszerű újrahasznosításuk, életciklusuk lejárta után pedig biológiailag teljes mértékben való lebonthatóságuk miatt környezetvédelmi szempontok alapján kiemelten előnyösek.
szerző
-
Kmetykó Dávid
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Bordácsné Bocz Katalin
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Vadas Dániel
doktoráns, Szerves Kémia és Technológia Tanszék