Biodegradable Polybutylene Succinate Wood Plastic Composites with Enhanced Exploitation Properties
2022
Oskars Platnieks

Aizstāvēšana
15.09.2022. 14:30, Rīgas Tehniskās universitātes Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultāte, Paula Valdena iela 3/7, 272. auditorija

Zinātniskais vadītājs
Sergejs Gaidukovs, Vijay Kumar Thakur

Recenzenti
Uģis Cābulis, Jordi Puiggalí, Hom Dhakal

Poli (butilēna sukcināts) (PBS) ir daļēji iegūts no atjaunojamām izejvielām un bioloģiski noārdāms alifātiskais poliesters ar labām termiskām un mehāniskām īpašībām, kuras salīdzināmas ar plaša patēriņa plastmasām. Celulozes pildvielas pievienošana veido polimēra kompozītmateriālu ar labākām mehāniskajām, barjeras un biodegradācijas īpašībām. PBS / celulozes kompozīti ir daudzpusīgi materiāli, kurus iespējams izmantot iepakojuma, lauksaimniecības, automobiļu materiāliem, kā arī biomedicīnas jomā. Pildvielas izvēle no reciklētas celulozes līdz nanocelulozei ietekmē izstrādāto materiālus īpašības un pielietojumu. Lielākā daļa komerciāli izmantoto plaša patēriņa plastmasas nav bioloģiski noārdāmas. Lai gan plastmasas ražošana no dabas izejvielām un pārstrāde uzlabo ilgtspējīgas attīstības rādītājus, šie produkti joprojām veido pastāvīgu piesārņojumu, bieži, nonāk atkritumu poligonos vai tiek izmesti apkārējā vidē. Šajā darbā ilgtspējīgu kompozītmateriālu izstrādei ir izmantota PBS plastmasa, kura iegūta izmantojot 50% atjaunojamu izejvielu, bet pildviela celuloze iegūta no atjaunojamiem vai atkritumu resursiem. PBS / celulozes kompozītu ekspluatācijas īpašībām jāspēj uzrādīt augsta mehānisko īpašību stabilitāte neatkarīgi no ārējās vides iedarbības. Turklāt pēc dzīves cikla beigām ir sagaidāms, ka kompozīts augsnē ātri sadalīsies. Tas tiek panākts, kombinējot hidrofobo PBS matricu, kas piedāvā izcilu plastiskumu, un celulozes daļiņas ar lieliskām stiegrojuma spējām. Celulozes pildvielām ir unikāla morfoloģija, ko var pielāgot konkrētam izmēram, veicot mehānisku un ķīmisku apstrādi, savukārt virsmas ķīmisko struktūru var pielāgot ar modifikācijas metodēm vai piedevām. Celuloze ir laba alternatīva neorganiskajām polimēru pildvielām, kuras nav ilgtspējīgas un bieži tiek iegūtas videi kaitīgā veidā. Darba rezultāti ir izklāstīti četrās daļās: Pirmajā daļā aprakstīta PBS / reciklētas celulozes kompozītu izstrāde. Tika pētīta atkritumu materiālu iekļautu cirkulārā un ilgtspējīgā ekonomikā. Tika pētīta celulozes iepildīšana līdz 50 wt.% un sagatavotajiem kompozītiem tika pārbaudītas stiepes, termomehāniskās un termiskās īpašības, kā arī bioloģiskā noārdīšanās un stabilitāte, izturot paraugus ūdenī. Otrajā daļā aprakstīta PBS kompozītu izgatavošana ar dažādām nanocelulozes un mikrocelulozes pildvielu attiecībām. Vienkāršotai PBS / nanocelulozes kompozīta izgatavošanai tika izmantota liofilizēta celuloze un paraugu maisīšana veikta kausējumā. Kopējais pildvielu daudzums bija nemainīgs, lai varētu salīdzināt atlasītās pildvielas. Tika izpētītas mikro izmēra pildvielas priekšrocības tiešā kausēšanas izgatavošanas procesā. Trešajā daļā aprakstīti padziļināti pētījumi par PBS / nanocelulozes kompozīta sagatavošanu un šī procesa optimizāciju. Paraugu atliešana no šķīduma tika izmantota kā standarts, savukārt kā alternatīva tiek piedāvāts optimizēts process ar koncentrātu. Tika atklāts, ka kausēšanas sajaukšana ievērojami uzlaboja pildvielu spēju stiegrot polimēra matricu, parādot daudz augstākas stiepes un termomehāniskās īpašības. Ceturtajā daļā aprakstīts dažādu modifikācijas, pārklāšanas un savietošanas metožu pielietojums PBS / mikrocelulozes kompozītu mehānisko un termisko īpašību uzlabošanai. Ļoti augsts pildvielas saturs - 70 wt.% celulozes tika izmantots, lai maksimāli samazinātu polimēra ražošanas ietekmi uz vidi un pārbaudītu izvēlētos sagatavošanas ceļus. Promocijas darbs ir uzrakstīts angļu valodā, tas sastāv no 135 lappusēm, 58 attēliem, 18 tabulām un 308 informācijas un literatūras avotiem.


Atslēgas vārdi
nanoceluloze, biodegradācija, ilgtspējīgi materiāli, termiskās un termomehāniskās īpašības, stiepes īpašības, ķīmiskā modifikācija
DOI
10.7250/9789934228032

Platnieks, Oskars. Biodegradable Polybutylene Succinate Wood Plastic Composites with Enhanced Exploitation Properties. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2022. 136 lpp.

Publikācijas valoda
English (en)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196