Indledning
Højtrykskapillærreometre er den foretrukne løsning til at forstå materialers adfærd under reelle forarbejdningsbetingelser. Det er også velkendt, at temperaturen har stor indflydelse på polymerers viskositet. Derfor måler NETZSCH reometre de reologiske egenskaber, der er følsomme over for temperaturer, og som er knyttet til overgangstemperaturer samt nedbrydningstemperatur og -kinetik bestemt ved DSC og TGA. Kapillærreometre påfører imidlertid både temperatur og forskydning på prøven, hvilket gør det muligt at undersøge NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning under fuldstændige procesbetingelser og dermed forebygge problemer.
Eksperimentel
Viskositeten af en PHBH-prøve blev målt ved 170 °C ved anvendelse af forskydningshastigheder mellem 100.000 s⁻¹ og 100 s⁻¹. Umiddelbart efter denne indledende analyse blev viskositeten målt fra lave til høje forskydningshastigheder uden at skifte prøve. Derefter blev der foretaget en ny måling på en nybelastet prøve. Viskositeten af en PHBV-prøve blev målt to gange ved 200 °C ved to belastninger.
PHBV kontra PHBH
PHBV og PHBH er biologisk nedbrydelige biopolymerer. De forskellige komonomere giver dem forskellige egenskaber med hensyn til fleksibilitet, Krystallinitet / Grad af krystallinitetKrystallinitet refererer til graden af strukturel orden i et fast stof. I en krystal er arrangementet af atomer eller molekyler konsekvent og gentagende. Mange materialer som f.eks. glaskeramik og nogle polymerer kan fremstilles på en sådan måde, at der dannes en blanding af krystallinske og amorfe områder. krystallinitet og forarbejdningsegenskaber.
PHBV = poly(3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat)
PHBH = poly(3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyhexanoat)
Resultater
Værdierne for forskydningsviskositeten er lavere i den anden del af målingen (stigende forskydningshastigheder) i den første ANVENDELSESNOTAT om biopolymerer – kapillærreometer med PHBH-tilførsel (figur 1). Dette skyldes højst sandsynligt den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af biopolymeren. Derudover blev det observeret, at ekstrudatet bliver mørkere i farven, jo længere man kommer i målingen. Dette er også et tegn på NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning. Den anden måling, der blev udført på en anden StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning (blå kurve), viser resultaternes gode repeterbarhed, så længe den samme procedure anvendes til prøveforberedelsen for at opnå lignende retentionstider i kapillærreometeret ved 170 °C.
Rådataene (dvs. trykkurverne) viste ingen ustabilitet under målingen (figur 1).
Resultaterne for PHBV ser ud til at være gentagelige (figur 3). Trykkurverne viser imidlertid, at der sker en NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning under målingen: Ved en given forskydningshastighed falder trykket i stedet for at nå et plateau (figur 4). Jo højere forskydningshastigheden er, desto større betydning får denne effekt. Dette skyldes forskydningsopvarmning, som er mere udtalt ved højere forskydningshastigheder. Dette fører til en temperaturstigning og dermed til en hurtigere NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning.
Konklusion
PHBH-prøven nedbrydes ved 170 °C, hvilket afhænger af varigheden af udsættelsen for høje temperaturer, mens PHBV ved 200 °C desuden er følsom over for forskydningshastigheden, hvilket fører til selvopvarmning, hvis forskydningshastigheden er høj.
Kun kapillærreometre er i stand til at analysere indflydelsen af høje forskydningshastigheder ved forarbejdningstemperatur på polymerprøver.
Tak
Vi vil gerne takke Lycée Jean Zay i Thiers, Frankrig, for at have stillet prøverne til rådighed, samt GBCC (Green Business & Consulting Company) for deres kommentarer til resultaterne.