Modifikace vlastností biokompozitu kyseliny poly(L-mléčné) s kávovou sedlinou nukleačním aditivem

Bc. Tomáš Anděl

Master's thesis

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá studiem fyzikálních, termických a mechanických vlastností biopolymerních struktur vyrobených z kyseliny poly(L-mléčné) modifikovanou částicovými plnivy na bázi N,N´-Ethylen bis(stearamidu) a/nebo kávové sedliny. Vliv účinku částicových plniv je hodnocen v závislosti na jejich rozdílném procentuálním zastoupení v matrici a na základě rozdílných termodynamických podmínkách chlazení (vstřikování do "studené" a "teplé" formy). Práce je rozdělena na dvě části, teoretickou a experimentální. Teoretická část diplomové práce se zabývá biopolymery, s podrobnějším zaměřením na kyselinu polymléčnou zahrnující její historii, vlastnosti, výrobu, biodegradaci a aplikační využití v průmyslu. Zároveň jsou zde uvedeny účinky modifikace PLA částicovými plnivy a jinými druhy biopolymerů. V experimentální části jsou charakterizovány použité materiály, plniva a výroba biopolymerních struktur, na kterou navazuje studium termických, fyzikálních a mechanických vlastností. Výsledky studie naznačují, že u materiálových struktur obsahujících obě částicová plniva (vstřikovaných do teplé formy) dochází k mezi plnivy synergickému efektu, což způsobuje zvýšení teploty tvarové stálosti, stupně krystalinity, rychlosti kinetiky krystalizace a nárůstu vnitřního tlumení. V závěrečné části práce je diskuze výsledků a hodnocení.

Abstract:

This diploma thesis deals with the study of physical, thermal and mechanical properties of biopolymer structures made of poly(L-lactic acid) modified with particle fillers based on N,N´-Ethylene bis(stearamide) and/or coffee. The effect of particulate fillers is evaluated depending on their different percentage in the matrix and on the basis of different thermodynamic cooling conditions (injection into "cold" and "hot" mould). The work is divided into two parts, theoretical and experimental. The theoretical part of the thesis deals with biopolymers with a more detailed focus on polylactic acid including its history, properties, production, biodegradation and industrial applications. Also the effects of modification of PLA by particulate fillers and other types of biopolymers are presented. The experimental part characterizes the materials, fillers and fabrication of biopolymer structures, followed by a study of thermal, physical and mechanical properties. The results of the study suggest that for material structures containing both particulate fillers (injected into a hot mould) a synergistic effect between the fillers occurs resulting in an increase in the shape stability temperature, degree of crystallinity, rate of crystallization kinetics and an increase in internal damping. The final part of the paper is a discussion of the results and evaluation.

Keywords

kyselina poly(L-mléčná), N, N´-Ethylen bis(stearamid), kávová sedlina, biopolymery

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Luboš Běhálek, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Polymers and Composites Technology / Technologie plastů a kompozitů