Influence of Epoxy Chain Extender and Multi-Stage Compounding Process on the Properties of Poly-(R)-3-hydroxybutyrate

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Poly-(R)-3-hydroxybutyrat (PHB) ist ein teilkristallines biobasiertes, biologisch abbaubares Polymer, das das Potenzial hat, das fossil basierte, nicht abbaubare Polypropylen (PP) zu ersetzen, insbesondere als Verpackungsmaterial. PHB weist hohe Barriereeigenschaften gegenüber O2, CO2 und H2O auf, ist aber sehr empfindlich gegenüber thermomechanischem und hydrolytischem Abbau. Um die Duktilität des Materials zu verbessern und einen Großteil des Abbaus während der Verarbeitung und des Recyclings rückgängig zu machen, wurde in einem simulierten Recyclingprozess in einem Doppelschneckenextruder ein Joncryl®-Kettenverlängerer hinzugefügt. Um die Auswirkungen der Verarbeitung und des Zusatzes des Kettenverlängerers auf die Eigenschaften zu bewerten, wurden eine thermogravimetrische Analyse (TGA), eine Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC), eine oszillatorische Plattenrheometrie mit kleinen Deformationen, Zugversuche und Kerbschlagversuche nach Charpy durchgeführt. Mit der Zugabe von Joncryl® wurde bei den DSC-Messungen ein Rückgang der Kristallinität und der Peakkristallisationstemperatur festgestellt, bei den rheologischen Messungen wurde ein Anstieg der Nullviskosität festgestellt, und bei den mechanischen Eigenschaften wurde ein Anstieg der Bruchdehnung und ein Rückgang des Tangentenmoduls beobachtet. Jeder zusätzliche Verarbeitungsschritt hatte einen erheblichen negativen Effekt auf die Nullviskosität, die Bruchdehnung und die Kerbschlagzähigkeit und einen positiven Effekt auf den Tangentenmodul. Die Auswirkung der Verarbeitung ist im Vergleich zur Zugabe von Joncryl® dominanter und daher ist die Verwendung von Joncryl® im Recyclingprozess von PHB begrenzt, um die thermomechanische Degradation aufgrund der Verarbeitung umzukehren. Joncryl® ist zwar ein bewährter Kettenverlängerer für Polyethylenterephthalat (PET) und Polylactide (PLA), aber die deutlich niedrigere Verarbeitungstemperatur von PHB scheint das volle Potenzial von Joncryl® aufgrund der langsamen Reaktionsgeschwindigkeit bei dieser Temperatur zu begrenzen.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss eines epoxidbasierten Kettenverlängerers und eines mehrstufigen Compoundierprozesses auf die Eigenschaften von Poly-(R)-3-hydroxybutyrat
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung20 Okt. 2023
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023