|
|
Modification of polymer blends based on polyhydroxybutyrate and their properties
Melčová, Veronika ; Tocháček, Jiří (referee) ; Přikryl, Radek (advisor)
Teoretická část této diplomové práce popisuje vlastnosti a možnosti modifikace poly(3-hydroxybutyrátu) (PHB) a amorfní poly(mléčné kyseliny) (PLA) a jejich směsí. V experimentální části je studována reaktivita Joncrylu, Raschigu a fosfitových činidel trifenylfosfitu, tris(nonylfenyl) fosfitu a difenylisodecylfosfitu s čistým PLA a PHB. Raschig, oligomerní aditivum na bázi polykarbodiimidu, prokázal v množství 2hm. % zvýšení viskozity taveniny obou polymerů, a proto byl použit k přípravě směsí o pěti hmotnostních poměrech PHB/(PHB+PLA). Vzorky s Raschigem a odpovídajícími nereaktivními vzorky byly studovány pomocí reologie, gelové permeační chromatografie a modulované diferenční kompenzační kalorimetrie. Výsledky naznačily reakce Raschigu v PHB/PLA směsích vedoucí k rozvětveným strukturám. Rychlost reakce však není nedostatečná ke kompenzaci poklesu viskozity v důsledku degradace při zpracování. Následně zůstává nezreagované množství Raschigu v matrici. Na základě těchto zjištění se dospělo k závěru, že Raschig se chová spíše jako relativně účinný stabilizátor reologických vlastností, než jako činidlo pro záměrnou modifikaci struktury směsí PHB/PLA. Za účelem studia mechanických vlastností těchto směsí byly ve dvoušnekovém extrudéru připraveny vzorky plastifikovány acetyltributylcitrátem.
|
|
|
Properties of fibers based on polyhydroxybutyrate
Štulrajterová, Lujza ; Tocháček, Jiří (referee) ; Přikryl, Radek (advisor)
Táto práca sa zaoberá zvlákňovaním biopolymérov z taveniny. V teoretickej časti sú zhrnuté doterajšie poznatky o zvlákňovaní poly(3-hydroxy butyrátu) (PHB) a poly(mliečnej kyseliny) (PLA). Následne boli zvláknené polymérne zmesi na báze PHB s rôznym zložením, čo umožnilo štúdium vplyvu PLA, zmäkčovadiel a ich množstva na vlastnosti pripravených vlákien. Boli použité tri komerčné zmäkčovadlá (ATBC, PEG, A6) a dva experimentálne syntetizované. Zvláknenie bolo prevedené na troch rôznych zvlákňovacích linkách. Konvenčné zvlákňovacie linky s odťahovými rýchlosťami nad 150 m/min sa preukázali ako nevhodné pre spracovanie našich zmesí. Kvôli nedostatočnej pevnosti taveniny sú potrebné nízke odťahové rýchlosti. Boli pripravené vlákna s dĺžiacim pomerom 6,4; ktoré boli následne analyzované pomocou GPC, MDSC a ťahovej skúšky. Na základe nameraných teplôt skelného prechodu zmäkčovadlá ATBC a PEG vykázali lepšiu schopnosť zmäkčiť skúmané PLA/PHB zmesi. Vlákna obsahujúce A6 vykazovali najvyššiu pevnosť v ťahu (250 MPa) a modul pružnosti (2,7 GPa). Nakoniec bol skúmaný vplyv starnutia, tepla a vriacej vody na mechanické vlastnosti týchto vlákien.
|
|
|
Study of Production and Using Mesolactide
Gažo, Peter ; Porubský, Tomáš (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
This bachelor thesis deals with mesolactide production of D,L-lactic acid. In the theoretical part, it has been processed literature review focused on manufacturing methods of mesolactide,it´s processing and using. In the practical part, it has been investigated conditions linked to the most appropriate production of mesolactide.
|
|
|
Functionalization of Polyethylene by Grafting
Hofmann, Jan ; Figalla, Silvestr (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
The bachelor thesis deals with functionalization of polyethylene by grafting. The theoretical part summarizes informations about types of copolymers, free radical grafting techniques and the factors, that affect properties of modified polymers as well as their biodegradability. The experimental part deals with modification of polyethylene in kneader under various conditions. The blends are composed of polyethylene, polylactic acid and another aditives (initiator, stabilizers). The torque and the temperature were monitored during the kneading. Some mechanical properties of new materials were tested on Zwick Z010 apparatus. Rheological properties of samples were investigated with melt flow indexes.
|
|
|
Modification of PLA using reactive extrusion
Matláková, Jana ; Petrůj, Jaroslav (referee) ; Kučera, František (advisor)
Diplomová práce se zabývá roubováním maleinanhydridu a anhydridu kyseliny itakonové na kyselinu poly(mléčnou) (PLA). U modifikované kyseliny poly(mléčné) byla sledována závislost konverze monomerů na různých molárních poměrech monomer/iniciátor při teplotách 180°C a 200°C. Množství naroubovaného monomeru bylo stanovováno acidobazickou titrací a pomocí FT-IR spektroskopií. Vliv stupně naroubování na krystalinitu modifikované PLA byl zjišťován pomocí diferenční kompenzační kalorimetrie, DSC. Degradace PLA byla orientačně pozorována pomocí indexu toku taveniny, MFI.
|
|
|
Compatibilization of polymeric blends of poly(lactic acid) PLA
Boldovjaková, Tatiana ; Kučera, František (referee) ; Petruš, Josef (advisor)
The bachelor thesis deals with reactive compatibilization of polymer blend of poly(lactic acid) and polyamide 6 of weight ratios 20/80. The method of reactive compatibilization of poly(lactic acid) and polyamide 6 in laboratory kneader at 230 °C and 60 rpm was chosen based on knowledge introduced in the literature review. These blends were reactively compatibilized by poly(lactic acid) grafted with itaconic anhydride, multifunctional epoxide Joncryl, poly(itaconic anhydride) and organic peroxide 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexane (Luperox 101) at different concentrations for 4 minutes. The effects of reactive compatibilizers and its concentration on morphological, thermal and rheological properties of blends were investigated. Reactive compatibilizer Joncryl improved interfacial adhesion, reduced particle size of dispersed phase, improved thermal stability of blends when compared to uncompatibilized blend. The results show that Joncryl is an effective reactive compatibilizer for blend of poly(lactic acid) and polyamide 6. Poly(lactic acid) grafted with itaconic anhydride did not show desired effect due to the low concentration of anhydride groups. After the addition of poly(itaconic anhydride) and Luperox 101 into the poly(lactic acid)/polyamide 6 blends, side reactions occurred, which was proved by rheological and morphological properties of these blends.
|
|
|
In vitro biodegradation of biopolyesters exposed to synthetic gastric juice
Sobková, Markéta ; Skoumalová, Petra (referee) ; Kovalčík, Adriána (advisor)
This bachelor’s thesis is focused on the study of in vitro biodegradation of biopolyesters exposed synthetic gastric juice and phosphate buffer saline with lipase for 81 days. The theoretical part summarises the necessary information about characteristics of biodegradable biopolyesters, deals with their possible applications in medicine. The experimental part deals with the biodegradation of prepared biopolyesters films. in this work, poly(lactic acid), amorphous poly(hydroxy alkanoates), poly(3-hydroxybutyrate), poly(butylene adipate terephthalate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), filament poly(lactic acid) and filament poly(lactic acid)/poly(hydroxybutyrate) were used for the experiment. The films were prepared by dissolving of the biopolyesters in hot chloroform. The dissolving agent was evaporated, and prepared films were dried. Prepared films had different properties depending on the used biopolyesters. Their appearance was formed transparent to milky cloudy. Also, trey differed in their plasticity. During biodegradation, the morphology changed, and the samples gained higher fragility. The effect of biodegradation was monitored by changes in 1) molecular weights (SEC-MALLS), 2) chemical structure (FTIR) and 3) weight loss changes (gravimetrically). The analysed biopolyesters were demonstrably susceptible to biodegradation in simulated body conditions. The degree of biodegradation depends on the type of biopolyester. The most significant weight loss was recorded for the sample of amorphous polyhydroxyalkanoate (PHA). The PHA´original weight was reduced about 84.28 ± 0.03 % after the 81 days of biodegradation in the phosphate-buffered saline with lipase.
|
|
|
Functionalization of Poly(Lactic Acid)
Petruš, Josef ; Pospíšil, Ladislav (referee) ; Alexy,, Pavol (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.
|
|
|
In vitro biodegradation of biopolyesters exposed to synthetic gastric juice
Sobková, Markéta ; Skoumalová, Petra (referee) ; Kovalčík, Adriána (advisor)
This bachelor’s thesis is focused on the study of in vitro biodegradation of biopolyesters exposed synthetic gastric juice and phosphate buffer saline with lipase for 81 days. The theoretical part summarises the necessary information about characteristics of biodegradable biopolyesters, deals with their possible applications in medicine. The experimental part deals with the biodegradation of prepared biopolyesters films. in this work, poly(lactic acid), amorphous poly(hydroxy alkanoates), poly(3-hydroxybutyrate), poly(butylene adipate terephthalate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), filament poly(lactic acid) and filament poly(lactic acid)/poly(hydroxybutyrate) were used for the experiment. The films were prepared by dissolving of the biopolyesters in hot chloroform. The dissolving agent was evaporated, and prepared films were dried. Prepared films had different properties depending on the used biopolyesters. Their appearance was formed transparent to milky cloudy. Also, trey differed in their plasticity. During biodegradation, the morphology changed, and the samples gained higher fragility. The effect of biodegradation was monitored by changes in 1) molecular weights (SEC-MALLS), 2) chemical structure (FTIR) and 3) weight loss changes (gravimetrically). The analysed biopolyesters were demonstrably susceptible to biodegradation in simulated body conditions. The degree of biodegradation depends on the type of biopolyester. The most significant weight loss was recorded for the sample of amorphous polyhydroxyalkanoate (PHA). The PHA´original weight was reduced about 84.28 ± 0.03 % after the 81 days of biodegradation in the phosphate-buffered saline with lipase.
|
|
|
Compatibilization of polymeric blends of poly(lactic acid) PLA
Boldovjaková, Tatiana ; Kučera, František (referee) ; Petruš, Josef (advisor)
The bachelor thesis deals with reactive compatibilization of polymer blend of poly(lactic acid) and polyamide 6 of weight ratios 20/80. The method of reactive compatibilization of poly(lactic acid) and polyamide 6 in laboratory kneader at 230 °C and 60 rpm was chosen based on knowledge introduced in the literature review. These blends were reactively compatibilized by poly(lactic acid) grafted with itaconic anhydride, multifunctional epoxide Joncryl, poly(itaconic anhydride) and organic peroxide 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexane (Luperox 101) at different concentrations for 4 minutes. The effects of reactive compatibilizers and its concentration on morphological, thermal and rheological properties of blends were investigated. Reactive compatibilizer Joncryl improved interfacial adhesion, reduced particle size of dispersed phase, improved thermal stability of blends when compared to uncompatibilized blend. The results show that Joncryl is an effective reactive compatibilizer for blend of poly(lactic acid) and polyamide 6. Poly(lactic acid) grafted with itaconic anhydride did not show desired effect due to the low concentration of anhydride groups. After the addition of poly(itaconic anhydride) and Luperox 101 into the poly(lactic acid)/polyamide 6 blends, side reactions occurred, which was proved by rheological and morphological properties of these blends.
|
guest ::
