Modyfikacja naturalnych poliestrów do produkcji biodegradowalnych folii metodą wytłaczania z rozdmuchem.

Kowalczuk, M.; Dacko, P.; Weiner, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Modyfikacja naturalnych poliestrów do produkcji biodegradowalnych folii metodą wytłaczania z rozdmuchem.

Autorzy

Kowalczuk M. , Dacko P. , Weiner M.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Modification of natural polyesters for production of biodegradable blown films.

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością otrzymania biodegradowalnych folii metodą wytłaczania z rozdmuchem z mieszanin naturalnych biopoliestrów: poli[(R)-3-hydroksymaślanu] (PHB), kopolimeru kwasu (R)-3-hydroksymasłowego z kwasem (R)-3-hydroksywalerianowym (PHBV) oraz syntezowanego chemicznie poli[(R, S)-3-hydroksymaślanu], (a-PHB). Badane materiały ulegają pełnemu rozkładowi w warunkach naturalnych (woda morska, kompost z osadem czynnym) w ciągu 4/6 tygodni. Wyniki badań zależności właściwości mechanicznych i termicznych oraz szybkości biodegradacji folii wylewanych z roztworu od składu mieszaniny pozwoliły wytypować materiały poddane następnie próbom przetwarzania na folie metodą wytłaczania z rozdmuchem obejmujące: PHB/a-PHB (70/30), PHBV/a-PHB (70/30) oraz PHBV/PHB/a-PHB (50/25/25, % wag.). Do wytłaczania wykorzystano specjalnie zaprojektowaną laboratoryjną wytłaczarkę wyposażoną w system sterująco-pomiarowy obejmujący rejestrację temperatur w poszczególnych strefach grzania, pomiar ciśnienia przy dyszy wytłaczarki oraz pomiar prędkości obrotowej silnika i nawijarki. Jak wykazały badania, zmiany właściwości fizykochemicznych zachodzące w czasie wytłaczania mieszanin polimerowych determinują właściwości mechaniczne biodegradowalnych folii, otrzymanych metodą wytłaczania z rozdmuchem. Analiza porównawcza otrzymanych wyników pozwala stwierdzić, że najistotniejsze zmiany zachodzą dla mieszaniny PHB/a-PHB (70/30), która przetwarzana jest w temperaturze znacznie wyższej niż mieszaniny zawierające PHBV. Ponieważ pozostałe parametry procesu wytłaczania pozostawały praktycznie bez zmian, świadczy to o decydującym wpływie temperatury przetwarzania badanych materiałów na właściwości folii biodegradowalnych otrzymanych metodą wytłaczania z rozdmuchem. Stwierdzono, że amorficzny, syntetyczny a-PHB może służyć jako efektywny modyfikator biodegradowalnych materiałów polimerowych zawierających krótkołańcuchowe biopoliestry.

The work presents results of investigation devoted the formation of biodegradable films with the aid of extruding and film blowing of the mixtures derived from selected biopolyesters: poly[(R)-3-hydroxybutyrate], PHB, copolymer of (R)-3-hydroxybutyric acid with (R)-3-hydroxyvaleric acid (PHBV) and synthetic poly[(R,S)-3-hydroxybutyrate], a-PHB. Investigated materials are totally biodegradable in natural environment (seawater and compost with activated sludge) during the period of 4-6 weeks. Results of the evaluation of mechanical and thermal properties of the films as well as these of the degradation in natural environment permitted to select the blends potentially suitable for film blowing i.e.: PHB/a-PHB (70/30), PHBV/a-PHB(70/30) and PHBV/PHB/a-PHB(50/25/25, weight %). Specially designed laboratory extruder equipped with the system which enables control and measurement of processing parameters, monitoring of temperatures at the individual zones of heating, measurement of the pressure at snout of the extruder, as well as measurement of the speed of engine and winder has been used in these studies. It has been found, that changes of the physicochemical properties of polymer mixtures during extruding process determine the mechanical properties of the bidegradable blown films. Comparison of the results obtained for the materials before and after processing indicates that essential changes take place for PHB/a-PHB (70/30) blend which is processed at higher temperature than the blends containing PHBV. Since the remaining processing parameters have been practically stable, it may indicate that the temperature of processing constitutes a decisive factor influencing the properties of the films produced by extrusion with blowing. It has been demonstrated that amorphous, synthetic a-PHB may serve as an effective biodegradable additive suitable for modification of properties of polymeric materials containing natural short-chain biopolyesters.

Słowa kluczowe

modyfikacja poliestry naturalne folie biodegradowalne wytłaczanie rozdmuch biopoliestry właściwości mechaniczne właściwości termiczne wytłaczarka

modification natural polyesters biodegradable blown films extruding film blowing biopolyesters mechanical properties thermal properties extruder

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2002

Tom

R. XXIII, nr 2

Strony

76--79

Opis fizyczny

Bibliogr. 13 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kowalczuk M.

Centrum Chemii Polimerów PAN w Zabrzu

autor

Dacko P.

Centrum Chemii Polimerów PAN w Zabrzu

autor

Weiner M.

Centrum Chemii Polimerów PAN w Zabrzu

Bibliografia

1. Kowalczuk M.: ICS-UNIDO Survey of Trends in Environmentally Degradable Plastics; Poland, A national report on „Position of EDP in plastic waste management”, International Centre for Science and High Technology the United Nations Industrial Development Organization, 2001, http://www.ics.trieste.it/publicrepository/Chem/plastics/EPD. Poland.pdf
2. Jedliński Z., Kowalczuk M.: Polimery jednak biodegradowalne, Ekoprofit, 37 (1999) 14
3. Lenz R. W., Jedliński Z.: Anionic and coordination polymerization of 3-butyrolactone, Macromol. Symposia, 107 (1996) 149
4. Jedliński Z., Kurcok P Kowalczuk M., Kasperczyk J.: Anionic polymerization of 4-methyl-2-oxetanone, Makromol.Chem.. 187 (1986) 1651
5. Jedliński Z., Kowalczuk M., Kurcok P., Adamus G., Matuszowicz A., Sikorska W., Gross R. A., Xu J., Lenz R.W.: Stereochemical control in the anionic polymerization of β-butyrolactone initiated with alkali metal lkoxides, Macromolecules 29 (1996) 3773
6. Jedliński Z.: Ring-opening reactions of ß-lactones with activated anions, Acta Chem. Scand., 53 (1999) 157
7. Jedliński Z., Kowalczuk M., Adamus, G., Sikorska W., Rydz J.: Novel synthesis of functionalised poly(3-hydroxybutanoic acid) and its copolymers, Int.J.Biol. Macromol., 25 (1999) 247
8. Handrick R., Reinhardt S., Focarete M. L., Scandola M., Adamus G., Kowalczuk M., Jendrossek D.: A New Type of Termoalkalophilic Hydrolase of Paucimonas Lemoignei with High Specificity for Amorphous Polyesters of Short-chain-length Hydroxyalkanoic Acids, J. Biol. Chem. 276 (2001) 36215
9. Scandola M., Focarete M.L., Adamus G., Sikorska W., Kowalczuk M., Jedliński Z., Baranowska I., Świerczek S., Gnatowski M.: Polymer blend of | natural poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) and a synthetic atactic poly(3-hydroxybutyrate). Characterization and biodegradation studies, Macromolecules, 30 (1997) 2568
10. Focarete M. L., Scandola M., Jendrossek D., Adamus G., Sikorska W.. Kowalczuk M.: Bioassimilation of atactic poly [(R,S)-3-hydroxybutyrate] oligomers by selected bacterial strains, Macromolecules, 32 (1999) 4814
11. Miguel O., Egiburu J.J., Iryin J.J.: Blends of bacterial poly(3-hydroxybutyrate) with synthetic poly(3-hydroxybutyrate) and poly(epiclorohyd- | n): transport properties of carbon dioxide and water vapor, Polymer, 42 (2001) 953
12. Rutkowska M., Krasowska K., Heimowska A., Kowalczuk M.: Biodegadation of the blends of atactic poly[(R,S)-3-hydroxybutanoic acid] in natural environments w „Biorelated Polymers: Sustainable Polymer Science and Technology”, E. Chiellini et al. Eds., Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2001, w druku
13. Sikora R.: Przetwórstwo Tworzyw Wielkocząsteczkowych, PWN, Warszawa, 1987

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0004-0065