Bioepoxi gyantával mikrokapszulázott ammónium-polifoszfát adalék kifejlesztése politejsav égésgátlására
Az ismert biopolimerek közül a politejsav (PLA) a legintenzívebben kutatott és használt természetes alapanyagú és biológiailag lebomló alifás poliészter. Előnyös mechanikai tulajdonságai és feldolgozhatósági tartománya miatt számos kutatás összpontosít a megfelelő égésgátlásának megvalósítására. Biodegradálhatósága miatt a benne lévő kötések könnyebben felbonthatók, mint a hagyományos polimerek esetében, így az öregedését könnyen felgyorsítja számos környezeti hatás, mint UV fény, nedvesség és hőmérséklet. Emiatt a hagyományos égésgátlók, melyek rendszerint nagy vízfelvétellel rendelkeznek nem alkalmasak a PLA égésgátlására. Ezért az úgynevezett felhabosodó égésgátló rendszerekben szenesedő ágensként elterjedten használt pentaeritritolt (PER) egy új, nedvességálló és egyúttal bioalapú szenesedő ágenssel terveztük kiváltani.
Az égésgátlás területén sok esetben probléma továbbá, hogy a szervetlen égésgátló komponens nem elegyedik megfelelően a polimerrel, és a rossz beágyazódás rontja a szerkezeti anyag mechanikai tulajdonságait. Erre a problémára megoldást jelenthet az égésgátló adalékok mikrokapszulázása, amely során az aktív komponenst polimer héjjal vonják be. Ez a technika a kompatibilitás javítása mellett számos egyéb előnnyel is felruházhatja az újonnan kifejlesztett adalékrendszert, mint például az adalék vízállóságának növelése és pirolízishőmérsékletének növelése.
Ezeket az ötleteket kombinálva egy új felhabosodó égésgátló adalékrendszert terveztünk, amely alkalmas a PLA égésgátlására. A mátrixpolimer és az égésgátlóként alkalmazott ammónium-polifoszfát (APP) adalék bomlási hőmérséklettartományához illeszkedő, megújuló erőforrásból származó bioepoxi gyantát kerestünk, amellyel az APP szemcsék in-situ bevonását terveztük, így javítva az APP-PLA rendszer kompatibilitását, csökkentve a rendszer vízérzékenységét; a bioepoxi egyúttal szénforrásként is szolgálhat az égésgátló rendszerben.
A megfelelő epoxigyanta és térhálósító adalék kiválasztása után vizsgáltuk a bevonás hatékonyságát és a gyanta arányának hatását a PLA mechanikai tulajdonságaira, valamint a létrehozott rendszer égésgátlási sajátságait. A kiindulási PLA-hoz viszonyítva 30%-os hőkibocsátás csökkenést tapasztaltunk az adalékolt polimer esetében, a kezeletlen APP hatásához viszonyítva a mikrokapszulázott adalékokkal pedig tovább mérséklődött a hőkibocsátási maximum érték. Továbbá függőleges elrendezésű éghetőségi teszt (UL-94) esetében a kapszulázott adalékot tartalmazó minták jobb besorolást értek el, mint a kezeletlen APP-vel adalékoltak. A mechanikai tulajdonságokat vizsgálva a biogyantát tartalmazó minták esetében közel azonos húzószilárdság értékek mellett nagyobb modulust, de kisebb szakadási nyúlást mértünk. Pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgálva a minták töretfelületét, a mikrokapszulázott adalékok esetében kedvezőbb adalék-mátrix határfelületi kölcsönhatást figyeltünk meg. Összességében az újonnan kifejlesztett adalékrendszer politejsavban történő alkalmazása nagyon ígéretes.
szerző
-
Decsov Kata Enikő
Gyógyszervegyész-mérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Bordácsné Bocz Katalin
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Dr. Marosi György
, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Dr. Szolnoki Beáta
adjunktus, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Vadas Dániel
doktoráns, Szerves Kémia és Technológia Tanszék