Nova procedura za bolju termoplastiku putem mešanja osnovnih termoplastičnih materijala

Foto: TU Eindhoven/HZB (CC BY-SA)

Biobazirane termoplastike su proizvedene od obnovljivih organskih materijala i mogu se reciklirati nakon upotrebe. Njihova fleksibilnost može se unaprediti mešanjem biobaziranih termoplastika sa drugim termoplastikama.

Međutim, spoj između materijala u tim mešavinama ponekad zahteva poboljšanje radi postizanja optimalnih svojstava. Istraživači sa Ajndhovenskog univerziteta za tehnologiju ispitali su kako novi proces omogućava termoplastičnim mešavinama visoke snage spojne površine da budu napravljeni od dva osnovna materijala: tokom procesa se formiraju nanokristalni slojevi koji poboljšavaju funkcionisanje materijala.

Preporučujemo

Biobazirane termoplastike se smatraju ekološki prihvatljivim pošto se dobijaju od sirovina koje nisu bazirane na nafti i mogu se reciklirati poput standarne termoplastike. Osnovni materijal termoplastike je polilaktid (PLA), koja se može proizvesti od šećerne trske ili kukuruza.

Istraživači širom sveta rade na optimizaciji svojstava plastike bazirane na PLA, npr. mešajući ih sa drugim osnovnim materijalima termoplastike. Mađutim, to je pravi izazov.

Naučnici sa Ajndhovenskog univerziteta za tehnologiju su razvili proces kojim se izvesni kopolimeri bazirani na PLA (npr. SAD) formiraju tokom proizvodnje, što omogućava mešanje dva sirova materijala putem formiranja naročito stabilnih (stereo)kristalnih slojeva na vezama između različitih polimerskih faza.

Otkrili su koji procesi obezbeđuju da mehaničke osobine smešanih termoplastika budu značajno bolje. Radi toga su ispitali čiste 50% mešavine termoplastika PLA i poliviniliden-fluorida (PVDF) kao i uzorke sa kopolimerima na bazi PLA.

Pomoću infracrvene spektroskopije demonstrirano je formiranje kopolimera na bazi PLA. Dalja rendgenska merenja su pokazala kako formiranje tog kopolimera SAD utiče na ponašanje kristalizacije.

Novi kapaciteti sinhrotrona BESSY II u Berlinu za nanosnimanje i spektroskopiju omogućili su naprednu hemijsku vizuelizaciju i identifikaciju u delovima uzorka velikim 30nm. Ova preciznost je bila ključna za utvrđivanje da se stereosloženi kristali nalaze isključivo na graničnom području. Infracrvena nanoskopija pokazala je 200-300nm debeo sloj stereosloženih kristala na tim spojevima.

Formiranje stereosloženih kristala u zonama kontakta povećava stabilnost i kristalizacionu temperaturu. Nukleacija ubrzava sveukupan proces kristalizacije u PLLA/PVDF mešavini. Osim toga, pogranični kristalni sloj poboljšava transfer mehaničkih stresova između faza, a tako i rastegljivost.

Otkrivanje lokacije i distribucije kristalnog sloja doprinelo je boljem razumevanju procedure kombinovanja. Razvoj nove strategije utire put do visokoefikasnih polimerskih spojeva, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)