Zkoumání vlivu různých přísad na mechanické vlastnosti a biodegradaci PHB a PBS

Abstract

V současné doktorské práci jsou zkoumány dva známé biodegradovatelné polymery, polybutylensukcinát (PBS) a polyhydroxybutyrát (PHB), a jejich složité interakce s různými přísadami. Studie se zaměřuje na vliv dvou různých druhů antioxidantů z ligninu a esenciálních olejů na biodegradovatelnost a mechanické vlastnosti těchto polymerů. Prvním krokem ve výzkumu je zkoumání, jak mohou být antioxidanty z ligninu a esenciální oleje přidány do matric PBS a PHB. To znamenalo pečlivé zkoumání toho, jak dobře tyto přísady pracují s polymery a upravování jejich koncentrací pro dosažení zlepšených vlastností. Pro hodnocení tepelné stability, morfologie a chemických interakcí kompozitních materiálů byly použity pokročilé charakterizační techniky. Modifikované vzorky PBS a PHB byly vystaveny simulovaným environmentálním podmínkám, aby byl posouzen vliv na biodegradovatelnost. Studie také důkladně prozkoumala mechanické vlastnosti modifikovaných materiálů PBS a PHB. Po stanovení elastického modulu, ztrátového modulu a dalších kritických mechanických vlastností bylo možné získat hlubší znalosti o vlivu přísad na celkovou výkonnost a strukturální integritu polymerů. Výsledky této studie ukázaly, že alkalický lignin, organosolv lignin a vybrané esenciální oleje (eukalyptol, thymol a limonen) mohou výrazně zpomalit biodegradaci. Nicméně, vliv neutralizovaného alkalického ligninu byl větší než u ostatních při snižování biodegradace PHB (o přibližně 50-60% při přidání 12%). Další zjištění bylo, že vliv ligninu byl patrný i při přidání 1%, zatímco esenciální oleje měly zcela odlišný účinek. Přidání vysokého procenta esenciálních olejů způsobilo, že polymer byl flexibilnější než požadováno, což snížilo Tg. U PBS byl vliv neutralizovaného alkalického ligninu a organosolv ligninu téměř stejný, zpomaloval biodegradaci od 10 do téměř 55% při přidání 1 až 12%. Mechanické a tepelné analýzy byly provedeny pomocí DSC a DMA. Výsledky ukázaly, že oba typy ligninu měly pozitivní vliv na mechanické a tepelné vlastnosti matrice. Navíc, přidáním optimálního množství esenciálního oleje mohou být tyto vlastnosti kontrolovány, přičemž mají významný vliv na biodegradaci jako antimikrobiální látky.