Polihidroxialkanoát alapú szintaktikus habok előállítása és jellemzése
Az emberiség története során a polimerek mindig is nagy szerepet játszottak, kezdetben állati és növényi eredetű polimerekkel (szőrme, fa). Az utóbbi évszázadokban azonban meglehetősen fellendült a kőolaj alapú polimerek fejlesztése és használata. Manapság már az életünk szerves részét képezik az ilyen polimerekből készült eszközök, legyen szó műszaki vagy akár mindennapi felhasználásról. Ezek a polimerek a hosszú élettartamuknak és könnyű alakíthatóságuknak köszönhetően terjedtek el, azonban ahogy egyre gyakrabban használjuk őket, úgy a környezetre mért hatásuk is egyre jelentősebbé vált. További probléma az alapanyag elérhetősége, hiszen a kőolaj készlete a bolygónknak véges, és igaz manapság még folyik a kitermelése, de a hosszútávon fenntartható polimer felhasználást már ma meg kell alapoznunk. A felsorolt problémákra jelenthetnek megoldást a biopolimerek. Ez az elnevezés számos értelmezési módon határozható meg, azonban a jelenlegi dolgozatban én a biológiai mechanizmusok útján előállított, és biológiai folyamatok útján lebontható polimerekkel foglalkoztam. A polimerek egyik legnagyobb felhasználási területét képezi a csomagolóipar, ahol gyakran alkalmaznak habosított polimereket [1].
Korábbi kutatásokban főként csak az egyik legismertebb biopolimer a politejsav (PLA) alapú szintaktikus habokat vizsgálták. A vizsgálatok során megállapították az alkalmazott mikrogyöngyök arányának a hatását, legyen szó az expanzió mértékéről, valamint különbféle morfológiai, mechanikai vizsgálatokkal megállapítható anyagi tulajdonságokról [2].
A polihidroxialkanoát (PHA) napjainkban még ritkán alkalmazott biopolimer, de jelentős ipari és kutatói figyelem szegeződik rá. A PHA-ról általánosan elmondható, hogy növényi és állati melléktermékeket felhasználva, fermentáció útján állítható elő. Az egyik legismertebb PHA a poli(3hidroxibutirát) (PHB), amely egy részben kristályos termoplasztikus polimer. Ugyan a PHB tulajdonságai, mint a szakító szilárdság (40 MPa), nagyrészt hasonlóak a polipropilénéhez (PP), azonban nála sokkal ridegebb. A poli(3hidroxibutirát-ko-3hidroxivalerát) (PHBV) a 3hidroxivalerát (HV) tartalmának növekedésével szívósabb és flexibilisebb polimert alkot. Ezeknek a kítűnő tulajdonságoknak valamint a nagyfokú biokompatibilitásuknak és lebonthatóságuknak köszönhetően, manapság az orvoslásban és gyógyszeriparban alkalmazzák, de a csomagolóipari felhasználása is egyre elterjedtebb [1].
A TDK dolgozatom célja, hogy a PHA családjába tartozó PHBV teljes mértékben biopolimer alapú szintaktikus hab előállítását bemutassam, és tulajdonságait széleskörűen jellemezzem.
A kísérleteim során az általam gyártott habok mechanikai és komposztálhatósági tulajdonságait vizsgáltam az adagolt mikrogyöngyök arányának változása függvényében. A gyártott hablemezeket mechanikai, mikroszkópi, és morfológiai vizsgálatoknak vetettem alá, összehasonlítva a más anyagcsaládokkal foglalkozó szakirodalmak eredményeivel.
[1] Ebnesajjad S.: Handbook of Biopolymers and Biodegradable Plasitcs Properties, Processing, and Applications (2013).
[2] Kmetty Á., Litauszki K.: Development of Poly(Lactic Acid) Foams with Thermally Expandable Microspheres. Polymers. 12, 463, (2020).
szerző
-
Kerekes Péter
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Kmetty Ákos
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Litauszki Katalin
Adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Tomin Márton
doktorandusz, Polimertechnika Tanszék
