Biodegradace kompozitních materiálů na bázi PLA a PHB

Milan Veselý

Bachelor's thesis

Biodegradation of composite materials based on PLA and PHB

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na ověření biodegradace a změn vlastností fólií jednotlivých biologicky odbouratelných polymerů kyseliny polymléčné (PLA) a polyhydroxybutyrátu (PHB), jejich kompozitních materiálů s příměsí kompatibilizátoru polyethylen-glycidylmethakrylátu (EGMA) v prostředí kompostu. Test biodegradace probíhal v prostředí kompostu při teplotě 58 °C po dobu 119 dnů. Biodegradabilita polymerních materiálů byla sledována měřením produkce oxidu uhličitého prostřednictvím hmotnostní spektrometrie (MS). Následně byly pozorovány povrchové změny polymerních fólií prostřednictvím skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Pomocí diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) byly sledovány termické pochody odehrávající se ve studovaných materiálech. Poté byly porovnány strukturní změny související s podílem krystalické fáze v polymerních materiálech před a po biodegradaci zásluhou širokoúhlé rentgenové difrakce (WAXD). Závěrem byl vypočítán modul pružnosti v tahu u dílčích polymerních materiálů prostřednictvím tahové zkoušky.

Abstract:

The bachelor thesis focuses on verifying the biodegradation and property changes of films made of individual biodegradable polymers, polylactic acid (PLA), and polyhydroxybutyrate (PHB), as well as their composite materials with the addition of the compatibilizer polyethylene-glycidylmethacrylate (EGMA), in a compost environment. Biodegradation testing took place in a compost environment at a temperature of 58 °C for 119 days. The biodegradability of the polymer materials was monitored by measuring carbon dioxide production using mass spectrometry (MS). Subsequently, surface changes of the polymer films were observed via scanning electron microscopy (SEM). Thermal processes occurring in the studied materials were monitored using differential scanning calorimetry (DSC). Structural changes related to the crystalline phase content in the polymer materials before and after biodegradation were then compared using wide-angle X-ray diffraction (WAXD). Finally, the tensile modulus of elasticity of the individual polymer materials was calculated through tensile testing.

Keywords

biodegradace, kyselina polymléčná, PLA, polyhydroxybutyrát, PHB, kompatibilizátor, EGMA, SEM, DSC, WAXD

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Marie Dvořáčková, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Bachelor programme / field:
Materials and Technologies / Environmental Protection