Zpracování PBAT/PLA směsí: vliv procesních podmínek na strukturní a užitné vlastnosti

Juliana Vanessa Cardoso Azevedo

Doctoral thesis

Manufacturing of Blends based on Biopolyesters and Polylactides: Process-induced Structure and Properties

Abstract:

Process-induced changes in thermo-mechanical viscoelastic properties and the corresponding morphology of biodegradable polybutylene adipate terephthalate (PBAT) and polylactic acid (PLA) blown film blends modified with four multifunctional chain-extending cross-linkers (CECL) were investigated. The introduction of CECL modified the properties of the reference PBAT/PLA blend significantly. The thermal analysis showed that the chemical reactions were incomplete after compounding, and that film blowing extended them. SEM investigations of the fracture surfaces of blown extrusion films reveal the significant effect of CECL on the morphology formed during the processing. The anisotropic morphology introduced during film blowing proved to affect the degradation processes as well. Furthermore, the reactions of CECL with PBAT/PLA induced by the processing depend on the deformation directions. The blow-up ratio parameter was altered to investigate further process-induced changes proving synergy with mechanical and morphological features. Using blown film extrusion, the elongational behavior represents a very important characteristic. However, its evaluation may be quite often problematic, but with the SER Universal Testing Platform it was possible to determine changes in the duration of time intervals corresponding to the rupture of elongated samples.

Abstract:

V disertační práci byly zkoumány zpracováním indukované změny v termomechanických a viskoelastických vlastnostech a odpovídající morfologii vyfukovaných fólií z biodegradovatelné směsi polybutylentereftalátu adipátu (PBAT) a kyseliny polymléčné (PLA) modifikované čtyřmi typy multifunkčních CECL (chain-extending cross-linkers). Zavedení CECL významně ovlivnilo vlastnosti referenční směsi PBAT/PLA. Termální analýza ukázala, že chemické reakce nebyly dokončeny během kompoundace, ale probíhaly i během zpracování směsi vytlačovacím vyfukováním. SEM analýzy lomových povrchů vyfukovaných filmů odhalily významný vliv CECL na morfologii vytvořenou během zpracování i na degradační procesy. Navíc se reakce CECL s PBAT/PLA anizotropická - liší ve směru souběžném a kolmém na směr vyfukování. Pomocí změny rozfukovacího poměru byla zkoumána synergie mezi mechanickými a morfologickými vlastnostmi modifikovaných směsí. U vytlačovacího vyfukování je důležitá znalost elongační viskozity. Její stanovení pro PBAT/PLA je však na SER reometru značně problematické, proto byl vypracován nový postup hodnocení deformačního chování v tahu pro biodegradabilní alternativy syntetických polyolefinů.

Keywords

poly(butylen-adipát-tereftalát), kyselina polymléčná, modifikátory délky řetězců a síťování, tokem indukovaná struktura, termomechanické vlastnosti, morfologie, rozklad kompostováním

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 9. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 31. 1. 2024
• Supervisor: prof. Ing. Berenika Hausnerová, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Process Engineering / Tools and Processes