Preparation and Properties of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) and Polypropylene Grafting Maleic Anhydride Two-Component Materials

• Autorzy: Sun X. , Ge Y.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0011.7298

Warianty tytułu

PL

Przygotowanie i właściwości materiałów dwuskładnikowych z poli (3-hydroksymaślanuco-3-hydroksywalerianianu) i polipropylenu szczepionych bezwodnikiem maleinowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to provide a theoretical basis for the preparation and spinnability of two-component materials, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)(PHBV) and polypropylene grafting maleic anhydride (PP-g-MAH) blends were prepared by melt mixing with different ratios (100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100). Properties of the blends system were investigated by means of a mixed rheometer, scanning electron microscope, simultaneous thermal analyser, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction. The results demonstrate that PHBV/PP-g-MAH blends exhibit different morphology of the sea-island with a change in the mix ratio. The initial thermal decomposition temperature of PHBV in the blending system is over 250 °C, which means the thermal stability of PHBV is markedly improved. The crystallisation of PHBV varied according to the blending process parameter. When the cooling velocity increases, the crystallisation peak becomes wide, the temperature of crystallisation decreases, and the crystallisation temperature of PHBV increases significantly. PHBV has a high sensitivity to variation in the shear rate, and PHBV/PP-g-MAH blends have the mixing characteristic of shear thinned liquid. There is no diffraction peak at 2θ = 22.8°, and this result certifies that PP-g-MAH changes the crystal form of PHBV. and that PP-g-MAH addition is beneficial to the spinnability of PHBV. Results show that the interplay between PHBV and PP-g-MAH is of great significance and universal for both plastics and fibres.

PL

Celem pracy było zapewnienia teoretycznych podstaw przygotowania i przędzenia materiałów dwuskładnikowych z mieszaniny poli (3-hydroksymaślan-co-3-hydroksywalerianian) (PHBV) i polipropylenu przy użyciu szczepów bezwodnika maleinowego (PP-g-MAH). Przygotowano mieszanki o różnych stosunkach: 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100. Właściwości układu mieszanin badano za pomocą reometru, skaningowego mikroskopu elektronowego, analizatora termicznego, różnicowej kalorymetrii skaningowej i dyfrakcji rentgenowskiej. Wyniki wykazały, że mieszanki PHBV/PP-g-MAH wykazują różną morfologię typu „wyspa morska” wraz ze zmianą proporcji mieszania. Początkowa temperatura rozkładu termicznego PHBV w układzie mieszania wynosiła ponad 250 °C, co oznacza, że stabilność termiczna PHBV została znacznie poprawiona. Krystalizacja PHBV zmieniała się zgodnie z parametrem procesu mieszania. Gdy prędkość chłodzenia wzrastała, pik krystalizacji stawał się szeroki, temperatura krystalizacji zmniejszałą się, a temperatura krystalizacji PHBV znacząco wzrastała. PHBV ma wysoką czułość na zmienność szybkości ścinania, a mieszanki PHBV/PP-g-MAH mają charakterystykę mieszania ścinanej cieczy. Nie wykryto piku dyfrakcyjnego przy 2θ = 22,8°, co poświadcza, że PP-g-MAH zmienia postać krystaliczną PHBV i że dodatek PP-g-MAH jest korzystny dla zdolności przędzenia PHBV. Wyniki pokazują, że wzajemne oddziaływanie pomiędzy PHBV i PP-g-MAH ma ogromne znaczenie i jest uniwersalne zarówno dla tworzyw sztucznych, jak i włókien.

Słowa kluczowe

EN

PHBV; PP-g-MAH; crystallisation property; thermal property; rheology

PL

PHBV; PP-g-MAH; krystalizacja; własność cieplna; reologia

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 26, no. 3 (129)
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sun X.

• Shaoxing University,College of Textiles and Garments, Shaoxing 312000, P. R. China
• Key Laboratory of Clean Dyeingand Finishing Technology of ZheJiang Province, Shaoxing, ZheJiang 312000, P. R. Chin

autor

Ge Y.

• Shaoxing University,College of Textiles and Garments, Shaoxing 312000, P. R. China

Bibliografia

• 1. Reddy M, Vivekanandhan S, Misra M, Bhatia S, Mohanty A K. Biobased plastics and bionanocomposites: Current status and future opportunities. Progress in Polymer Science 2013; 38: 1653-1689.
• 2. Zhang Q, Liu Q, Mark JE, Noda I. A novel biodegradable nanocomposite based on poly (3hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) and silylated kaolinite/silica core-shell nanoparticles. Applied Clay Science. 2009; 46: 51-56.
• 3. Kozłowska A, Gromadzki D, Fray M, Štĕpánek P. Morphology Evaluation of Biodegradable Copolyesters Based on Dimerized Fatty Acid Studied by DSC, SAXS and WAXS. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2008; 16, 6(71): 85-88.
• 4. Mikołajczyk T, Król P, Boguń M, Krucińska I, Szparaga G, Rabiej S. Biodegradable Fibrous Materials Based on Copolymers of Lactic Acid Obtained by Wet Spinning. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2013; 21, 3(99): 36-41.
• 5. Phukon P, Saikia J P, Konwar B K. Bio-plastic (P-3HB-co-3HV) from Bacillus circulans (MTCC 8167) and its biodegradation. Colloids Surf. B Biointerf. 2012; 92: 30-34.
• 6. Shan D, Zhang C, Kalaba S, Mehta N, Kim G B, Liu Z, Yang J. Flexible biodegradable citratebased polymeric step-index optical fiber. Biomaterials. 2017; 143:142-148.
• 7. Min Y, Lee S, Park J, Cho K Y, Sung S J. Effect of composition and synthetic route on the microstructure of biodegradable diblock copolymer, poly(ε-caprolactone-co-L-lactide) -bpoly(ethylene glycol). Macromolecular Research. 2008; 16 (3):231-237.
• 8. Chen Y, Tan L, Chen L, Yang Y, Wang X. Study on biodegradable aromatic/aliphatic copolyesters. Brazilian Journal of Chemical Engineering 2008; 25(2): 321 – 335.
• 9. Majchrzycka M, Brochocka A, Grzybowski P. Modelling the Viability of Microorganisms of Poly(lactic Acid) Melt-Blown Nonwoven Fabrics for the Use of Respiratory Protection. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe. 2015; 23, 5(113): 107-113.
• 10. Zhu F., Han J., Yu B., Yu J.,Ou L. Study on spinnability of biodegradable poly(3hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)/poly(lactic acid) blends for melt-blown nonwovens. Journal of Textile Research. 2016; 37(2): 19-24.
• 11. Zhu F, Yu B, Han J, Ding X. Spinnability of poly (lactic acid)/poly (3-hydroxybutyrate-co-3hydroxyvalerate) for spun-bonded nonwovens. Journal of Textile Research 2014; 35(9): 21-26
• 12. Krikštanavičienė K, Stanys S, Jonaitienė V. Relation between Mathematically Simulated and Experimental Results of Polyhidroxybutyrate–co-valerate Yarns. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe. 2013; 21, 6(102): 27-32.
• 13. Marcilla A, Garcia-Quesada J, Gil E. Behavior of flexible poly(vinyl chloride)/poly (hydroxybutyrate valerate) blends. Journal of Applied Polymer Science 2008; 110(4): 2102-2107.
• 14. Gon Alves S, Martins-Franchetti S, Chinaglia D. Biodegradation of the Films of PP, PHBV and Its Blend in Soil. Journal of Polymers and the Environment 2009; 17(4): 280-285.
• 15. Avella M, Martuscelli E, Raimo M. Review properties of blends and composites based on poly(3hydroxy) butyrate (PHB) and poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)(PHBV) copolymers. Journal of Materials Science 2000; 35(3): 523-545.
• 16. Sasikala C, Ramana C V. Biodegradable polyesters. Advances in Applied Microbiology 1996; (42): 97-218.
• 17. Wojciechowska E, Fabia J, Ślusarczyk Cz, Gawłowski A, Wysocki M, Graczyk T. Processing and supermolecular structure of new iPP/PLA fibers．FIBERS AND TEXTILES in Eastern Europe, 2005; 13, 5(53): 126-128.
• 18. Taguet A, Cassagnau P, Lopez-Cuesta J-M. Selective dispersion and compatibilizing effect of (nano)fillers in polymer blends. Progress in Polymer Science 2014; 39:1526-1563.
• 19. Han H, Wang X, Wu D. Mechanical properties, morphology and crystallization kinetic studies of bio-based thermoplastic composites of poly(butylenesuccinate) with recycled carbon fiber. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 2013; 88:1200-1211.
• 20. Lei Y, Wu Q, Zhang Q. Morphology and properties of microfibrillar composites based on recycled poly (ethylene terephthalate) and high density polyethylene. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2009; 40(6): 904-912.
• 21. Lyon RE, Walters RN. Pyrolysis combustion flow calorimetry. Journal of Mathematical Analysis and Applications 2004; 71 :27-46.
• 22. Buzarovska A, Grozdanov A. Crystallization kinetics of poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) and poly(dicyclohexylitaconate) PHBV/PDCHI blends: thermal properties and hydrolytic degradation. Journal of Materials Science 2009; 44: 1844-1850.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).