Introducere
Reometrele capilare de înaltă presiune reprezintă soluția ideală pentru înțelegerea comportamentului materialelor în condiții reale de prelucrare. De asemenea, este bine cunoscut faptul că temperatura are un impact major asupra vâscozității polimerilor. Prin urmare, reometrele „ NETZSCH ” măsoară proprietățile reologice sensibile la temperatură, care sunt corelate cu temperaturile de tranziție, precum și cu temperatura de degradare și cinetica determinate prin DSC și TGA. Cu toate acestea, reometrele capilare aplică atât temperatura, cât și forța de forfecare asupra probei, permițând studierea degradării în condiții complete de proces și prevenirea problemelor.
Experimental
Vâscozitatea unei probe de PHBH a fost măsurată la 170 °C prin aplicarea unor viteze de forfecare cuprinse între 100.000 s⁻¹ și 100 s⁻¹. Imediat după această analiză inițială, vâscozitatea a fost măsurată de la viteze de forfecare mici la viteze mari, fără a schimba proba. Apoi, s-a efectuat o nouă măsurătoare pe o probă proaspăt încărcată. Vâscozitatea unei probe de PHBV a fost măsurată de două ori la 200 °C, în două cicluri de încărcare.
PHBV vs. PHBH
PHBV și PHBH sunt biopolimeri biodegradabili. Diferitele comonomeri le conferă flexibilitate, Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate și comportament de prelucrare diferite.
PHBV = poli(3-hidroxibutirat-co-3-hidroxivalerat)
PHBH = poli(3-hidroxibutirat-co-3-hidroxihexanoat)
Rezultate
Valorile vâscozității la forfecare sunt mai mici în a doua parte a măsurătorii (la viteze de forfecare crescânde) din prima NOTĂ DE APLICAȚIE „Biopolimeri – Reometru capilar – Încărcare cu PHBH” (Figura 1). Acest lucru se datorează, cel mai probabil, descompunerii termice a biopolimerului. În plus, s-a observat că, pe măsură ce măsurarea avansează, extrudatul capătă o culoare din ce în ce mai închisă. Acest lucru reprezintă, de asemenea, un indiciu al degradării. A doua măsurare efectuată pe o a doua încărcătură (curba albastră) arată repetabilitatea bună a rezultatelor, atâta timp cât se utilizează aceeași procedură pentru pregătirea probei, în scopul obținerii unor timpi de retenție similari în reometrul capilar la 170 °C.
Datele brute (adică curbele de presiune) nu au prezentat nicio instabilitate în timpul măsurătorii (Figura 1).
Rezultatele pentru PHBV par a fi repetabile (Figura 3). Cu toate acestea, curbele de presiune arată că în timpul măsurătorii are loc o Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere: la o viteză de forfecare specificată, presiunea scade în loc să atingă un platou (Figura 4). Cu cât viteza de forfecare este mai mare, cu atât acest efect devine mai pronunțat. Acest lucru se datorează încălzirii prin forfecare, care este mai pronunțată la viteze de forfecare mai mari. Aceasta duce la o creștere a temperaturii și, în consecință, la o Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere mai rapidă.
Concluzie
Proba de PHBH suferă o degradare la 170 °C, care depinde de durata expunerii la temperaturi ridicate, în timp ce PHBV la 200 °C este, în plus, sensibil la nivelul de forfecare, ceea ce duce la autoîncălzire în cazul unui nivel ridicat de forfecare.
Numai reometrele capilare sunt capabile să analizeze influența vitezei mari de forfecare la temperatura de procesare asupra probelor de polimer.
Mulțumiri
Dorim să mulțumim Liceului Jean Zay din Thiers, Franța, pentru furnizarea probelor, precum și companiei GBCC (Green Business & Consulting Company) pentru observațiile privind rezultatele.