Alginát alapú adalék fejlesztése politejsav égésgátlásához

A fenntartható fejlődési célok eléréséhez a kőolaj alapú műanyagok minél nagyobb mértékű és

minél szélesebb körű kiváltása megújuló előforrásokból előállítható, egyúttal biodegradálható, ú.n.

biopolimerekkel mindannyiunk közös érdeke.

Napjainkban a politejsav (PLA) az egyik legelterjedtebben alkalmazott biopolimer. Műszaki

polimerekkel összevethető szakítószilárdsága (60-65 MPa) és húzó rugalmassági modulusza (2-3 GPa)

ellenére többnyire csak kisebb igénybevételű alkalmazásokban kap szerepet, mint például különféle

csomagolóipari termékekként, a nagyobb igénybevételű alkalmazások területén továbbra is a

hagyományos műanyagok dominálnak. A PLA nagyobb volumenű elterjedését műszaki területeken

elsősorban alacsony hőállósága, ridegsége illetve fokozott gyúlékonysága korlátozza.

Kutatómunkám során a PLA égésgátlási lehetőségeivel foglalkoztam. Külön hangsúlyt fektettem

arra, hogy az új égésgátló megoldás és az alkalmazott eljárások minél inkább a zöld kémia illetve a

körforgásos gazdaság irányelveit kövessék. Ennek érdekében az új égésgátló adalék kifejlesztéséhez

megújuló alapanyagból ‐ a természetben megtalálható algákból származó alginsav nátriummal alkotott

sójából (Na-Alg)‐ indultam ki, melléktermékmentes addíciós kémiai reakciókat részesítettem előnyben,

továbbá szerves oldószerek helyett vizet alkalmaztam.

A vízben feloldott Na-Alg-ot foszfortartalmú poliol és 3-(trietoxiszilil)propil izocianát addíciós

reakciójával előállított foszforos szilán (PSil) vegyülettel reaktívan módosítottam, majd kálcium-klorid

vizes oldatába csepegtetve koaguláltam. Az így nyert hidrogélből szárítás és őrlés után kaptam a Ca-PSil-

Alg adalékot, amelyet spektroszkópiai és termoanalitikai módszerekkel jellemeztem, égésgátló hatását

pedig (1-3-5%-ban) PLA mátrixba ágyazva, 15% ammónium-polifoszfát (APP) alapégésgátló mellett

szabványos éghetőségi tesztekkel vizsgáltam.

Az újonnan előállított alginát alapú adalékot mindössze 5%-ban alkalmazva az APP tartalmú PLA

kompozit oxigénindexét 26%-ról 34%-ra növeli, égési hőkibocsátását pedig közel 50%-kal csökkenti,

jelentős – mintegy 40% ‐ szenes maradék képzése mellett. A kiemelkedő égésgátló hatást a módosított

alginát P által katalizált hatékony önszenesedésével, valamint a Si okozta keramizáló hatással

magyaráztam, amelyek együtt tömör, termikusan és mechanikailag ellenálló tűzgátló réteg kialakulásához

járulnak hozzá.

szerző

Cserni Viktória
Vegyészmérnöki alapképzési szak, levelező BSc
alapképzés (BA/BSc)

Dr. Bordácsné Bocz Katalin
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Decsov Kata Enikő
PhD hallgató, Szerves Kémia és Technológia Tanszék

I. helyezett