Égésgátolt politejsav habok előállítása szuperkritikus széndioxiddal segített extrúzióval
A biopolimerek habosítása az elmúlt években óriási fejlődésen ment keresztül. A kutatások motivációja a műanyagipar fenntarthatóságát érintő kérdésekben keresendő. Az iparág függése a fosszilis energiahordozóktól, valamint a műanyaghulladékok által okozott környezeti károk is hosszú távú megoldást kívánnak. Kézenfekvő alternatíva a megújuló erőforrásokból előállítható, egyúttal biodegradálható polimerek használata. A fenntarthatóság egy másik megközelítési módja a termékek tömegének (ezáltal alapanyagigényének) a csökkentése, ami leghatékonyabban habosítással érhető el. A tudomány jelenlegi állása szerint a politejsav (PLA) habok válthatják ki a hatalmas mennyiségben gyártott polisztirol (PS) és polietilén (PE) habokat [1]. Mindazonáltal, a kis sűrűségű PLA habok tömeggyártása nitrogén vagy szuperkritikus széndioxid felhasználásával mind a mai napig kihívást jelent. Ennek oka a PLA eredendően kis ömledékszilárdsága. Lánchossznövelőkkel a polimer reaktívan módosítható, gócképzők használatával pedig a kristályosodási kinetika gyorsítására van lehetőség. Mindkét módszer az ömledékszilárdság, ezzel együtt a habosíthatóság javulását eredményezi. Emellett a nagyobb kristályosság tovább javítja a termékek mechanikai tulajdonságait, amelyek így már felveszik a versenyt a PS habok hasonló jellemzőivel. Mint a legtöbb szerves anyag, alapvetően a polimer habok is a könnyen éghető, tűzveszélyes kategóriába sorolandók. Többek között a PLA habok égésgátlását is elengedhetetlen megoldani annak érdekében, hogy a csomagolóipar mellett a jármű-, elektronikai- és építőiparban egyaránt széleskörűen elterjedhessenek.
TDK munkám célja kis sűrűségű, égésgátolt politejsav habok extrúziós habosítással történő előállítása és széleskörű jellemzése volt. A megfelelő habosíthatóság elérése érdekében a választott PLA alapanyagot lánchossznövelővel és gócképzőként funkcionáló rétegszilikáttal adalékoltam, az éghetőség csökkentését pedig megújuló erőforrásból származó szénforrást tartalmazó felhabosodó égésgátló adalékrendszerrel valósítottam meg. Az égésgátló hatékonyság fokozása érdekében az adalékrendszer alapját képző ammónium-polifoszfátot rezorcin-bisz(difenil-foszfát) oligomerrel kezelt keményítővel, valamint diammónium-foszfáttal és bórsavval kezelt cellulózzal kombináltam. Az alapanyagokat extrúzióval homogenizáltam, a különböző mennyiségben adalékolt granulátumokat pedig szuperkritikus széndioxiddal segített extrúziós habosítással alakítottam nagy porozitású zsinórtermékké. Az elkészült PLA habok morfológiai, termoanalitikai, továbbá mechanikai és éghetőségi tulajdonságait széleskörűen vizsgálatam.
Bízom benne, hogy a kutatásom során gyártott PLA habok előnyös tulajdonságaik révén nem csak a jármű-, elektronikai- és építőiparban, de számos más ágazatban is teret nyerhetnek, ezzel nagyban elősegítve a hagyományos, nem megújuló erőforrásokból előállított polimer habok lecserélését környezetbarát termékekre.
[1] Nofar M, Park CB. Poly (lactic acid) foaming. Prog Polym Sci 2014;39:1721-1741.
szerző
-
Vadas Dániel
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Marosi György
, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Dr. Bordácsné Bocz Katalin
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék