Studium možností využití vybraných typů modifikovaných termoplastů po skončení jejich životního cyklu

Ing. Jan Navrátil

Doctoral thesis

Study of Modified Thermoplastics´ Utilization Possibilities after the End of their Lifecycle

Anotácia:

Radiační síťování je technologie umožňující relativně snadnou úpravu vlastností polymerních materiálů, což ji v současné době řadí mezi jednu z nejpoužívanějších modifikací. Na druhou stranu takto upravené polymerní materiály nelze opakovaně roztavit a vyvstává tak otázka jejich opětovného zpracování. Účelem této disertační práce je proto definovat možnost využití radiačně zesíťovaných polymerních materiálů po skončení jejich životního cyklu a popsat vlastnosti nově vzniklých materiálů. Disertační práce se zaměřuje na polyetyleny, u nichž je největší potenciál budoucí recyklace. Radiačně zesíťovaný vysoko-hustotní polyetylen byl použit jako plnivo a nízko i vysoko-hustotní polyetylen jako matrice. Celkově bylo připraveno pět kombinací směsí v koncentracích od 10 do 60 %, které se od sebe lišili zejména výchozí formou obou složek směsi. Vliv plniva na výsledné chování směsí byl porovnáván z hlediska mechanických, tepelných a tokových vlastností. Z naměřených výsledků je patrné, že směsi s matricí z nízko-hustotního polyetylenu vykazují s rostoucím podílem plniva výrazný nárůst tuhosti, pevnosti, tvrdosti a dochází u nich k nárůstu teploty měknutí. Na druhou stranu u nich došlo k poklesu houževnatosti a zhoršení tokových vlastností. Tyto výsledky byly podpořeny strukturní analýzou, která potvrdila vznik velmi pevného rozhraní mezi plnivem a matricí. U směsí s matricí z vysoko-hustotního polyetylenu je vliv na mechanické vlastnosti velmi závislí na dané koncentraci plnění a nelze ho tedy jednoznačně definovat. Tepelné vlastnosti zůstali zachovány a tokové vlastnosti se zhoršili. Strukturní analýza opět potvrdila vznik rozhraní mezi oběma složkami směsi; nicméně jeho pevnost také závisí na dané koncentraci.

Abstract:

Radiation crosslinking is a technology allowing relatively simple properties customization of polymer materials, which makes it one of the most used modifications. On the other hand, such modified polymer materials cannot be melted repeatedly and this raises a question of their reprocessing. The main purpose of this dissertation thesis is thus defining a possibility of radiation crosslinked polymer materials utilization after the end of their lifecycle and describing properties of newly prepared materials. This dissertation thesis is focused on polyethylenes, which have the highest potential of future recycling. Radiation crosslinked high-density polyethylene was used as filler and both low- and high-density polyethylenes were used as matrix. Five mixture combinations in concentrations from 10 to 60 % were prepared in total. They differed from each other mainly by initial form of both mixture components. Influence of the filler on resulting mixtures behavior was compared considering mechanical, thermal and flow properties. Obtained results shown that mixtures with low-density polyethylene matrix have significant stiffness, strength and hardness increase with increasing filler concentration and softening temperature is increased as well. On the contrary, toughness decreased and flow properties were worsened. These results were supported by structural analysis, which confirmed strong interface formation between the filler and the matrix. Influence on mechanical properties of mixtures with high-density polyethylene matrix is highly dependent on given filler concentration and hence cannot be unambiguously defined. Thermal properties remained unchanged and flow properties were worsened. Structural analysis also confirmed interface formation between both mixture components; however, its strength is also dependent on given concentration.

Kľúčové slová

Recyklace, plnivo, HDPE, LDPE, radiační síťování, mechanické vlastnosti, zpracovatelské vlastnosti, tepelné vlastnosti, strukturní analýza.

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 4. 2015

Zverejniť od: 7. 4. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2015

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / odbor:
Process Engineering / Tools and Processes