A politejsav modulusának becslése kristályszerkezeti tényezők alapján
A kísérleti munkám célja a kutatócsoportunkban kidolgozott, modulus számítására alkalmas modellegyenlet továbbfejlesztése és validálása volt politejsav (PLA) esetére.
A szemikristályos polimerek modulusát a kristályosság mértéke és a lamellák vastagsága határozza meg. A Young-modulus és a kristályos szerkezet (kristályosság, lamellavastagság) között mi az (1) empirikus összefüggést feltételeztük.
https://tdk.bme.hu/Files/2019/VBK/TDK2019/Abstracts/00008962_190916122942tn.png
Az (1) egyenletben szerepel a teljesen amorf és a teljesen kristályos polimer Young-modulusa, a polimer kristályossági foka, az átlagos olvadási hőmérséklet és az egyensúlyi (termodinamikai) olvadáspont, továbbá α, β és γ iteratív konstansok, melyek PLA-ra még ismeretlenek. A teljesen amorf és a teljesen kristályos polimer Young-modulusának értékére irodalmi adat nem áll rendelkezésünkre.
A modell segítségével egyetlen differenciális pásztázó kalorimetria (DSC) görbe felvételével, a polimer kristályszerkezeti tényezői alapján megbecsülhető a polimerből fröccsöntött termék húzó rugalmassági modulusa.
A kísérleti munkám során fröccsöntött PLA próbatesteket készítettem, melyek kristályos szerkezetét DSC és szélesszögű röntgenszórás (WAXS) mérésekkel vizsgáltam. A minták egy részét hőkezelésnek vetettem alá, melynek célja, hogy a minták kristályossági fok értékei minél szélesebb tartományban legyenek, így az egyenlet is szélesebb kristályossági fok tartományban lesz megbízhatóan alkalmazható. A minták modulus értékeihez szakítóvizsgálat eredményeképpen jutottam. A teljesen kristályos (orientáció mentes) PLA modulusának meghatározásához az ultrahang longitudinális terjedési sebességén alapuló méréseket végeztem. A kísérleti eredményeim segítségével végeztem el az (1) egyenlet validálását PLA esetére. Munkám során meghatároztam az (1) egyenlet alkalmazásához szükséges anyagra jellemző konstansokat. Az egyensúlyi olvadáspontra irodalmi értéket használtam. Az (1) egyenlet alkalmazhatóságának ellenőrzésére másik típusú PLA granulátumból fröccsöntött mintákat készítettem, melyek ugyanolyan hőkezelési lépésen estek át, mint az (1) egyenlet illesztéséhez felhasznált minták. Ezeket a mintákat is DSC, WAXS és szakítóvizsgálatnak vetettem alá. Az ezekkel a mintákkal mért Young-modulus értékeket összevetettem az (1) egyenlettel becsülhető modulus értékekkel, és megfelelő egyezést találtam. Megfelelő konstansok ismeretében az (1) egyenlet megfelelően alkalmazható a gyakorlat szempontjából fontos kristályossági fok tartományban a modulus becslésére.
szerző
-
Hertner-Horváth Anna
Műanyag- és száltechnológiai mérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
helyezés
Pro Progressio Alapítvány I. helyezett