Vlastnosti vláken na bázi polyhydroxybutyrátu

Abstract

Táto práca sa zaoberá zvlákňovaním biopolymérov z taveniny. V teoretickej časti sú zhrnuté doterajšie poznatky o zvlákňovaní poly(3-hydroxy butyrátu) (PHB) a poly(mliečnej kyseliny) (PLA). Následne boli zvláknené polymérne zmesi na báze PHB s rôznym zložením, čo umožnilo štúdium vplyvu PLA, zmäkčovadiel a ich množstva na vlastnosti pripravených vlákien. Boli použité tri komerčné zmäkčovadlá (ATBC, PEG, A6) a dva experimentálne syntetizované. Zvláknenie bolo prevedené na troch rôznych zvlákňovacích linkách. Konvenčné zvlákňovacie linky s odťahovými rýchlosťami nad 150 m/min sa preukázali ako nevhodné pre spracovanie našich zmesí. Kvôli nedostatočnej pevnosti taveniny sú potrebné nízke odťahové rýchlosti. Boli pripravené vlákna s dĺžiacim pomerom 6,4; ktoré boli následne analyzované pomocou GPC, MDSC a ťahovej skúšky. Na základe nameraných teplôt skelného prechodu zmäkčovadlá ATBC a PEG vykázali lepšiu schopnosť zmäkčiť skúmané PLA/PHB zmesi. Vlákna obsahujúce A6 vykazovali najvyššiu pevnosť v ťahu (250 MPa) a modul pružnosti (2,7 GPa). Nakoniec bol skúmaný vplyv starnutia, tepla a vriacej vody na mechanické vlastnosti týchto vlákien.

This work deals with the melt spinning process of biopolymer fibers. Recent knowledge of poly(3-hydroxy butyrate) (PHB) and poly(lactic acid) (PLA) fiber spinning processes have been covered in the theoretical part. PHB based polymer blends of various composition were prepared to study the effect of PLA, different plasticizers and their content on the fiber properties. Three commercial plasticizers (ATBC, PEG, A6) and two experimentally synthesized were used. Spinning was carried out on three devices. Spinning on the conventional spinning lines with take-up speed exceeding 150 m/min was not accomplished. Lowe take-up speed was necessary due to insufficient melt strength. Fibers with drawing ratio of 6.4 were prepared and analyzed by GPC, MDSC and mechanical testing. According to the glass transition temperature results, ATBC and PEG have better plasticizing effect over the studied PLA/PHB blends than A6. Fibers containing A6 have the highest tensile strength and modulus of elasticity of 250 MPa and 2.7 GPa, respectively. At last, the effect of aging, thermal and hydrothermal treatment on mechanical properties of fibers was studied.