Výzkum technologie přípravy a zpracování biokompozitů s PLA matricí a vlákny rostlinného původu

Ing. Jiří Habr, Ph.D.

Doctoral thesis

Research of the Technologies for Preparation and Processing Biocomposites with PLA Matrix and Fibers of the Plant Origin

Abstract:

Disertační práce se zabývá problematikou výroby a zpracování biokompozitů, zcela přírodního původu. Cílem práce je výzkum technologie přípravy a zpracování biokompozitu na bázi plně biodegradabilní PLA matrice s vybranými rostlinnými vlákny. Dále provedení souboru měření mechanických vlastností, objemového indexu toku taveniny a hodnocení zpracovatelnosti. Na základě výsledků provést výběr vhodného typu vlákna pro výrobu biokompozitu bez použití jakýkoli chemických aditiv, sloužících k zvýšení mezifázové adheze na rozhraní matrice a vlákna. Dílčím cílem práce je výzkum možnosti využití nízkoteplotního plazmatu atmosférického dielektrického barierového výboje (DBD), jakožto fyzikální, ekologicky šetrné úpravy povrchu vláken pro zvýšení mezifázové adheze. Nedílnou součástí práce je i výzkum technologických komplikací doprovázející kompaundaci a vstřikování biokompozitů na bázi PLA s rostlinnými vlákny, stanovení pravděpodobných příčin a navržení možností jejich eliminace s přímou vazbou na výslednou kvalitu biokompozitu.

Abstract:

Thesis deals with the phenomenon of production and processing biocomposites having absolutely plant origin. The aim of this thesis is research of the technologies for preparation and processing biocomposites which are on the basis of the fully biodegradable PLA matrix with chosen plant fibers and to carry out measurements of their mechanical properties, melt mass-flow rate and evaluation of their processability. Subsequently (on the basis of such results) there is necessity to perform selection of the proper fiber type for production biocomposites without necessary to use any chemical additives for improving interphase adhesion on the matrix-fiber boundary. As a partial aim of this theses there is effort to test possibilities for utilization low-temperature plasma atmospheric dielectric barrier discharge (DBD) as well as fibers surface physical treatments to improve interphase adhesion. This treatment is maximally environmentally friendly treatment which perfectly matches with the philosophy of the fully biocomposite materials. As an integral part of this thesis there is also mapping of the technological complications accompanying compounding and injection of biocomposites having PLA matrix and plant fibers. Moreover, there i salso effort to determinate supposed causes and to propose possibilities for their elimination while keeping maximal quality of the biocomposite.

Keywords

Biokompozit, PLA, Rostlinné vlákno, Kompaundace, Plazma, DBD

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 3. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 22. 9. 2016
• Supervisor: prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Engineering Technology / Engineering Technology