3654574595

Biokompozyty PLA i • naturalnymi włóknami krótkimi oraz mikrowłóknami z łusek zbożowych 471

BŁĘDZKI A.K.¹'², JASZKIEWICZ A.¹, MAMUN A.A.¹, MELJON A.²’, FRANCISZCZAK P.²

¹    Universitat Kassel, Institut fur Werkstofftechnik, Monchebergstra(3e 3,34109 Kassel, Germany

²    Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Instytut Inżynierii Materiałowej,

Al. Piastów 19,70310 Szczecin

* [e-mail]

Biokompozyty PLA wzmacniane naturalnymi włóknami krótkimi oraz mikrowłóknami z łusek zbożowych

Streszczenie: Ze względu na promowanie zrównoważonego rozwoju poprzez stosowanie materiałów ze źródeł odnawialnych, biokompozyty polimerowe stają się coraz szerzej wykorzystywanymi materiałami, zarówno do zastosowań inżynierskich, jak i produkcji wyrobów codziennego użytku. W prezentowanych badaniach do wzmocnienia osnowy PLA zastosowano mikrowłókna lignocelulozowe z łusek zbożowych będących jak do tej pory niezagospodarowanym racjonalnie odpadem przemysłu zbożowego oraz włókna krótkie abaki i celulozy regenerowanej. Aby przeciwdziałać degradacji polilaktydu podczas przetwórstwa oraz obniżeniu jego właściwości zastosowany został przedłużacz łańcuchów polimeroioych o funkcyjności epoksydowej.

PLA BIOCOMPOSITES RE1NFORCED W1TH NATURAL SHORT FIBRES AND MICROF1BRES FROM GRAIN BY-PRODUCTS

Abstract: Due to promoting sustainable deoelopment through the use of materialsfrom renewable resources, poly-meric biocomposites are becoming increasingly important materials, both for engineering and commercial applica-tions. In the presented study the PLA matrix was reinforced with lignocellulosic microfibers obtained from so far unexploited grain by-products, abaca short fibres and man-made cellulose shortfibres. An epoxidized chain exten-der was applied to preoent the degradation of polylactide during processing and to increase the properties of finał products.

1. Wprowadzenie

Rosnąca świadomość ekologiczna oraz światowy trend w promowaniu zrównoważonego rozwoju powodują stale rosnące zainteresowanie materiałami pochodzącymi ze źródeł odnawialnych. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych w ostatnich czasach biopolimerów jest polilaktyd (PLA) w pełni syntezowany z surowców pochodzenia naturalnego. Jest on również stosowany jako osnowa biokompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami naturalnymi. W przeprowadzonych badaniach porównano właściwości biokompozytów na osnowie PLA wzmacnianych naturalnymi włóknami krótkimi oraz mikrowłóknami lignocelulozowymi pochodzącymi z łusek zbożowych, które są niewykorzystywanym odpadem przemysłu zbożowego, co umożliwi wytworzenie materiałów przyjaznych dla środowiska o odpowiednich właściwościach technicznych i użytkowych. Zastosowanie włókien krótkich pozwoliło na podwyższenie udarności i odporności na kruche pękanie wytworzonych materiałów, natomiast mikrowłókien na uzyskanie odpowiedniej sztywności materiału przy jednoczesnym zachowaniu dobrego płynięcia podczas przetwórstwa i obniżeniu kosztu produktu końcowego [1-6].

Wykazano, że mikrowłókna z łusek zbożowych mogą być tanią alternatywą dla innych powszechnie stosowanych włókien wzmacniających biokompozyty polimerowe w zastosowaniach wymagających podwyższonej sztywności i odporności na kruche pękanie. Łuski, które są racjonalnie niezagospodarowanym jak dotąd produktem ubocznym przemysłu zbożowego, stanowić mogą tani, odnawialny i łatwo dostępny surowiec do produkcji mikrowłókien wzmacniających do zastosowania w bio-kompozytach polimerowych [7-12].

2. Część doświadczalna

Materiały

—    termoplastyczna osnowa: PLA 4042D; M„ = 166 000 g/mol, MVR=5,7 (190°C, 2,16 kg) (NatureWorks LLS, USA)

—    przedłużacz łańcuchów polimerowych: Joncryl ADR4368; kopolimer styrenowo akrylowy o funkcyjności epoksydowej; M„ = 6 800 g/mol (BASF SE, Niemcy)

—    mikrowłókna z łusek zbożowych orkiszu i ryżu: spelt husk, rice husk; wielkość cząstek <500 pm (Institut fur Lebensmittel- und Umweltforschung e.V. (ILU), Niemcy)

—    mikrowłókna drzewne (jodła i świerk): Jeluxyl Weho500 (Jeluwerk, Ludwigsmiihle, Rosenberg, Niemcy)

—    abaka - włókna ciągłe: gęstość włókien 1,5 g/cm³; średnica pojedynczego włókna 10-30 pm; wytrzymałość na rozciąganie 900 MPa (Manila Cordage Co., Philippines)

—    celuloza regenerowana - włókna ciągłe: Cordenka® 700 Super 3; dtex=2440; liczba pojedynczych włókien 1350, siła zrywająca 128,6 N, średnica pojedynczego włókna 12 pm (Cordenka GmbH Niemcy)

Przetwórstwo Tworzyw 5 (wrzesień - październik) 2013