Pendahuluan
Reometer kapiler bertekanan tinggi merupakan solusi andalan untuk memahami perilaku bahan dalam kondisi pemrosesan yang sesungguhnya. Sudah diketahui secara luas pula bahwa suhu memiliki pengaruh besar terhadap viskositas polimer. Oleh karena itu, reometer kapiler ( NETZSCH ) mengukur sifat reologi yang sensitif terhadap suhu, yang terkait dengan suhu transisi serta suhu dan kinetika degradasi yang ditentukan melalui DSC dan TGA. Namun, reometer kapiler menerapkan baik suhu maupun gaya geser pada sampel, sehingga memungkinkan untuk mempelajari degradasi dalam kondisi proses yang lengkap dan mencegah terjadinya masalah.
Eksperimental
Viskositas sampel PHBH diukur pada suhu 170°C dengan menerapkan laju geser antara 100.000 s⁻¹ dan 100 s⁻¹. Segera setelah analisis awal ini, viskositas diukur dari laju geser rendah hingga tinggi tanpa mengganti sampel. Kemudian, pengukuran baru dilakukan pada sampel yang baru dimuat. Viskositas sampel PHBV diukur dua kali pada suhu 200°C dengan dua kali pemuatan.
PHBV vs. PHBH
PHBV dan PHBH adalah biopolimer yang dapat terurai secara hayati. Komonomer yang berbeda memberikan fleksibilitas, Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas, dan perilaku pemrosesan yang berbeda pada keduanya.
PHBV = poli(3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksivalerat)
PHBH = poli(3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksiheksanoat)
Hasil
Nilai viskositas geser lebih rendah pada bagian kedua pengukuran (dengan laju geser yang meningkat) dari APPLICATIONNOTE pertama “Biopolimer – Rheometer Kapiler dengan Penambahan PHBH” (Gambar 1). Hal ini kemungkinan besar disebabkan oleh dekomposisi termal biopolimer. Selain itu, diamati bahwa semakin lanjut pengukuran berlangsung, warna ekstrudat menjadi semakin gelap. Hal ini juga merupakan indikasi terjadinya degradasi. Pengukuran kedua yang dilakukan pada pemuatan kedua (kurva biru) menunjukkan hasil yang dapat diulang dengan baik selama prosedur yang sama digunakan untuk persiapan sampel guna mencapai waktu retensi yang serupa dalam rheometer kapiler pada suhu 170°C.
Data mentah (yaitu kurva tekanan) tidak menunjukkan adanya ketidakstabilan selama pengukuran (Gambar 1).
Hasil untuk PHBV tampaknya dapat diulang (Gambar 3). Namun, kurva tekanan menunjukkan bahwa dekomposisi terjadi selama pengukuran: Pada laju geser tertentu, tekanan justru menurun alih-alih mencapai titik stabil (Gambar 4). Semakin tinggi laju geser, semakin signifikan pula efek ini. Hal ini disebabkan oleh pemanasan geser, yang semakin nyata pada laju geser yang lebih tinggi. Hal ini menyebabkan kenaikan suhu dan akibatnya dekomposisi berlangsung lebih cepat.
Kesimpulan
Sampel PHBH mengalami degradasi pada suhu 170°C, yang bergantung pada lamanya paparan terhadap suhu tinggi, sedangkan PHBV pada suhu 200°C juga sensitif terhadap tingkat geser, yang dapat menyebabkan pemanasan sendiri jika tingkat gesernya tinggi.
Hanya reometer kapiler yang mampu menganalisis pengaruh laju geser tinggi pada suhu pemrosesan terhadap sampel polimer.
Ucapan Terima Kasih
Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada Lycée Jean Zay di Thiers, Prancis, atas penyediaan sampel, serta kepada GBCC (Green Business & Consulting Company) atas masukan mereka mengenai hasil penelitian ini.