Въведение
Капилярните реометри за високо налягане са най-подходящото решение за изучаване на поведението на материалите при реални условия на преработка. Известно е също, че температурата оказва значително влияние върху вискозитета на полимерите. Ето защо реометрите „ NETZSCH “ измерват реологичните свойства, които са чувствителни към температурите, свързани с температурите на преход, както и с температурите и кинетиката на разграждане, определени чрез ДСК и ТГА. Капилярните реометри обаче прилагат както температура, така и срязване върху пробата, което позволява да се изследва разграждането при пълни технологични условия и да се предотвратят евентуални проблеми.
Експериментален
Вискозитетът на проба от PHBH беше измерен при 170 °C при скорости на срязване в диапазона от 100 000 s⁻¹ до 100 s⁻¹. Веднага след този първоначален анализ вискозитетът беше измерен при скорости на срязване от ниски към високи, без да се сменя пробата. След това беше извършено ново измерване върху новозаредена проба. Вискозитетът на проба от PHBV беше измерен два пъти при 200 °C при две зареждания.
PHBV срещу PHBH
PHBV и PHBH са биоразградими биополимери. Различните комономери им придават различна гъвкавост, кристалност и поведение при преработка.
PHBV = поли(3-хидроксибутират-ко-3-хидроксивалерат)
PHBH = поли(3-хидроксибутират-ко-3-хидроксихексаноат)
Резултати
Стойностите на вискозитета при срязване са по-ниски във втората част на измерването (при нарастващи скорости на срязване) от първата „БЕЛЕЖКА ЗА ПРИЛОЖЕНИЕ: Биополимери – Капилярен реометър с PHBH“ (фиг. 1). Това най-вероятно се дължи на термичното разлагане на биополимера. Освен това беше наблюдавано, че колкото повече напредва измерването, толкова по-тъмен става цветът на екструдата. Това също е признак за разграждане. Второто измерване, проведено при второ зареждане (синя крива), показва добрата повторяемост на резултатите, стига да се използва същата процедура за подготовка на пробата, за да се постигнат сходни времена на задържане в капилярния реометър при 170 °C.
Суровите данни (т.е. кривите на налягането) не показаха никаква нестабилност по време на измерването (Фигура 1).
Резултатите за PHBV изглеждат възпроизводими (фигура 3). Кривите на налягането обаче показват, че по време на измерването настъпва разлагане: при определена скорост на срязване налягането намалява, вместо да достигне плато (фигура 4). Колкото по-висока е скоростта на срязване, толкова по-значителен става този ефект. Това се дължи на нагряването при срязване, което е по-изразено при по-високи скорости на срязване. Това води до повишаване на температурата и съответно до по-бързо разлагане.
Заключение
Пробата от PHBH претърпява разграждане при 170 °C, което зависи от продължителността на излагането на високи температури, докато PHBV при 200 °C е допълнително чувствителен към нивото на срязване, което води до самонагряване, ако нивото на срязване е високо.
Само капилярните реометри са в състояние да анализират влиянието на високата скорост на срязване при работната температура върху полимерните проби.
Благодарност
Бихме искали да благодарим на Лицея „Жан Зай“ в Тиер, Франция, за предоставените проби, както и на GBCC (Green Business & Consulting Company) за коментарите им относно резултатите.