hrvatski

Priprava i karakterizacija polimernih nanokompozita s celulozom

U skladu sa sve većim naglaskom na zahtjeve zaštite okoliša, velika se pozornost posvećuje uporabi biomaterijala. Iz tog razloga, industrije širom svijeta razvijaju materijale koji se mogu komercijalno proizvesti iz obnovljivih sirovina, odnosno biomase. Tako je i celuloza kao najrašireniji prirodni polimer pridobila znatan interes istraživača zbog biorazgradivosti i obnovljivosti, te drugih obećavajućih svojstava. Sukladno navedenom, u zadnje vrijeme teži se promjeni sastava sintetskih polimera i materijala prema povećanju udjela obnovljivih ili biorazgradivih sastavnica. Kao jedno od mogućih rješenja su i polimerni kompoziti ojačani nanocelulozom za koje se smatra da mogu poslužiti u proizvodnji ploča, filmova, folija, ambalažnih materijala i slično. Kod većine materijala, izmjerena čvrstoća značajno je manja od one predviđene teorijom. Razlika se pripisuje postojanju mikroskopskih nesavršenosti, pukotina i ogrebotina koje su uvijek prisutne, kako na površini tako i u masi materijala, a koje uzrokuju koncentraciju naprezanja u svojoj neposrednoj blizini. Jedan od glavnih oblika nanoceluloze koja se primjenjuje kao punilo, celulozni nanokristali, predstavljaju kruta vlakna vrlo visoke kristalnosti, pa su stoga i posebno zanimljivi kao ojačavala za polimerne nanokompozite. Međutim, zbog polarnosti celuloze, takva ojačavala pogodna su samo za hidrofilne matrice. Tako, privlačne sile između polimetakrilata i nanoceluloze omogućuju njenu homogenu raspodjelu unutar matrice, pri čemu, ovisno o udjelu, vlakna nanoceluloze formiraju mreže koje smanjuju slobodu gibanja polimernih molekula pa posljedično rastu krutost i čvrstoća kompozita. U ovom su radu ispitani ex situ priređeni kompoziti nanoceluloze (1, 2, 5 i 5 mas. % ; 10-20 nm × 300-900 nm s udjelom kristalnosti od 92 %) s poli(metil-metakrilatom) (PMMA) i MMA/dimetilaminoetil-metakrilatnim kopolimerom (90/10 mol. %), gdje amino-skupina dodatno doprinosi polarnosti matrice. Rezultati DSC analize pokazali su trend povećanja staklišta do oko 10 °C za PMMA te do oko 20 °C za kopolimerne matrice s povećanjem udjela nanoceluloze. Navedeno se može pripisati već ranije spomenutim mrežama koje nanoceluloza formira unutar kompozita, a koje otežavaju gibanja segmenata makromolekula. Prema rezultatima mjerenja kontaktnog kuta s vodom može se uočiti trend njegova smanjenja i do 10° u odnosu na polazni homopolimer/kopolimer s povećanjem udjela celuloznih nanokristala što je posljedica povećanja polarnosti koju ta komponenta unosi u sustav.

nanokompozit ; nanoceluloza ; DSC ; TGA

nije evidentirano