Szerkezetvizsgálat
Természetes anyagok a m!anyagiparban – alapanyagok és adalékok Pataki Piroska*,** tudományos segédmunkatárs, Imre Balázs*,** Ph.D hallgató, Dr. Földes Enik!*,** csoportvezet", címzetes egyetemi tanár, Dr. Pukánszky Béla*,** tanszékvezet" egyetemi tanár
1. Bevezetés A m!anyagok széleskör! elterjedése és számos el"nye ellenére alkalmazásuk során két nagy problémával kell szembenéznünk: a jelenleg felhasznált m!anyagokat dönt" mértékben k"olaj alapú polimerekb"l állítják el", azonban a fosszilis energiahordozók készletei végesek, a hagyományos m!anyagok nyersanyagforrása kimerül"ben van, miközben a m!anyagok iránti kereslet egyre n". Következésképpen, a jelenlegi fejl"dés nem tartható fenn [1]. Emellett egyre nagyobb problémát jelent a m!anyaghulladék kezelése. A m!anyagoknak általában rendkívül hosszú a lebomlási idejük, így a hulladék mennyisége évr"l évre n". Súlyosbítja a problémát, hogy a m!anyagtermékek nagy része rövid felhasználásra készül. Amellett, hogy a m!anyaghulladék jelent"sen csökkenti egy természetes él"hely esztétikai értékét, komoly ökológiai problémákat is okozhat. A környezetvéd"k folyamatos támadásain túl az emberek többségében is egyre n" a környezet iránti felel"sségérzet, és tudatosul környezetünk védelmének fontossága. A környezettudatosság a törvénykezésben is megnyilvánul: számos európai irányelv születik, ami a gyártókat, illetve felhasználókat a m!anyaghulladék mennyiségének csökkentésére kényszeríti, továbbá el"írja a keletkezett hulladék lehet" legnagyobb mértékben történ" újrahasznosítását, mellyel a felhasznált nyersanyag mennyisége is csökkenthet". Az újrafeldolgozás kizárólag válogatást, tisztítást követ"en lehetséges, ami id"igényes és költséges folyamat, azonban alapos szelekció nélkül csak jóval gyengébb min"ség! termék állítható el". További gondot okoz, hogy a polimerek tulajdonságai feldolgozás hatására romlanak, ami korlátozza a többszöri újrahasznosítást. A felmerül" problémák a szakemberek figyelmét fokozatosan a természetes alapú, illetve biodegradálható m!anyagok felé fordították; ez a terület az utóbbi években a kutatás-fejlesztés homlokterében áll. Megoldást jelenthet ugyanis az apadó fosszilis nyersanyagok helyett a megújuló, természetes nyersanyagforrások felhasználása, a jelenleg létez" természetes polimerek azonban vagy *Magyar
1. ábra. A m!anyagiparban használatos természetes anyagok felhasznált mennyiség szerinti megoszlása
tulajdonságaikban maradnak el a hagyományos m!anyagoktól, vagy magas áruk gátolja széleskör! elterjedésüket, így egyel"re még nem versenyképesek. Piaci szerepük ezzel együtt egyre n", és a jelenlegi tendenciák alapján elterjedésük megállíthatatlannak t!nik. Számos képvisel"jük jelent meg és találta meg helyét a megfelel" alkalmazási területeken az utóbbi években (1. ábra) [2]. A hulladékkezeléssel kapcsolatos problémák kiküszöbölhet"k biológiailag lebontható, komposztálható polimerek alkalmazásával, melyek lehetnek k"olajalapúak is. Biodegradálhatóságról akkor beszélhetünk, ha a lebomlást baktériumok, gombák vagy egyéb mikroorganizmusok segítik, illetve végzik. Cél a mineralizáció, vagyis a végtermék szén-dioxid és víz, illetve a természetben megtalálható egyéb kismolekulájú vegyület lehet, továbbá a bomlás során nem keletkezhetnek mérgez" anyagok [3]. Ezek a polimerek általában költséghatékonyabban el"állíthatók, mint a természetes alapú polimerek, és tulajdonságaik is jobbak azokénál, azonban nem váltják ki a jelenleg használt, nem megújuló nyersanyagforrásokat.
Tudományos Akadémia, Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet M!szaki Egyetem, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék, M!anyag- és Gumiipari Laboratórium
**Budapesti
12
2012. 49. évfolyam 1. szám
Egy további lehet"ség a természetes társító-, er"sít"és adalékanyagok alkalmazása. Ezeket hagyományos és biopolimerekben egyaránt használják, mivel adott esetben jelent"sen javíthatják az alappolimer tulajdonságait, ezen túlmen"en mérséklik az árát, valamint növelik a lebomló anyaghányadot amellett, hogy csökkentik a felhasznált polimer mennyiségét. Jelen cikkben áttekintjük az aktuális trendeket, a különböz" fejlesztési irányokat, illetve röviden bemutatjuk a témához kapcsolódó kutatásainkat, mellyel reményeink szerint hozzájárulunk a megújuló és lebomló anyagok jobb megismeréséhez, ezáltal jobb min"ség! termékek el"állításához. 2. Természetes polimerek Természetes polimerek alatt a természetben képz"d" és megtalálható polimereket értjük, melyeket eredeti formájukban, illetve módosítás, társítás után használunk fel. Legelterjedtebbek a cellulóz, a lignin, a keményít", a selyem, a poli(#-hidroxi-alkanoát)ok és a kaucsuk. A cellulóz a természetben a legnagyobb mennyiségben megújuló nyersanyag, a növények sejtfalának alkotórésze. A ligninnel bevont cellulózrostok a növények szilárd vázát alkotják. A cellulóz magas üvegesedési és folyási h"mérséklettel rendelkezik, így bár termoplasztikus, nem vihet" ömledék állapotba bomlási h"mérséklete alatt, a m!anyagiparban ezért jellemz"en módosított formában dolgozzák fel. Egyik legjelent"sebb származéka a cellulóz-acetát. Az ojtási fokkal, azaz az egy ismétl"d" egységre jutó acetát csoportok számával csökken a polimer folyási h"mérséklete, ezzel egyidej!leg azonban a cellulóz egyre kevésbé lebontható (2. ábra). A biodegradálhatóság meg"rzése érdekében kisebb szubsztitúciós fokú cellulóz-acetátot alkalmaznak, melyhez lágyítót kell adni. A hagyo-
2. ábra. A cellulózszármazékok biodegradálhatóságának és feldolgozhatóságának kapcsolata a szubsztitúciós fok függvényében
2012. 49. évfolyam 1. szám
mányos kis molekulatömeg! lágyítók azonban a termék felszínére migrálva megváltoztatják a tulajdonságokat, emellett komoly egészségügyi és környezeti problémákat is okozhatnak. Megoldást jelenthet a bels" lágyítás, amikor a lágyítót kovalens kötéssel kapcsolják a polimer f"láncokhoz. Munkánk során $-kaprolaktont alkalmaztunk erre a célra; eredményeink teljes mértékben alátámasztják a bels" lágyítás hatékonyságát, ugyanis nagyobb szakadási nyúlást és szakítószilárdságot tudtunk elérni, a merevség csökkenésével párhuzamosan [4, 5]. Sajátos kutatási területet képviselnek azok a kompozitok, melyekben mind a mátrix, mind pedig az er"sít" szálasanyag szerepét a cellulóz tölti be. Ezek a rendszerek teljesen lebomlanak, természetes alapúak, továbbá kiemelked" mechanikai és termikus tulajdonságokkal rendelkeznek, a szakemberek az üvegszál-er"sítés! kompozitok kiváltására alkalmas, környezetbarát megoldásként tekintenek rájuk. A kompozitokat oldószeres úton állítják el", megfelel" felületkezeléssel pedig az egy irányban orientált szálakat tartalmazó rendszerek keresztirányú szilárdsága is javítható [6, 7]. A keményít" kristályos polimer, amely a cellulózhoz hasonlóan nagy mennyiségben megtalálható a természetben, egyes növényi gumók és magvak nagy arányban tartalmazzák. A tiszta keményít" önmagában nem dolgozható fel a hagyományos módszerekkel, mivel az anyag bomlási h"mérséklete a folyási h"mérséklet alatt található. Ahhoz, hogy a keményít"t termoplasztikussá tegyük, a feldolgozás során a szabályos kristályos szerkezetet le kell bontani. Erre a célra alkalmasak az egy- vagy többérték! hidroxivegyületek, így többek között a glicerin, illetve a keményít" természetes lágyítója, a víz. A 3. ábrán bels" kever"ben el"állított termoplasztikus keményít" (TPS) minták szakítóvizsgálatának eredményei láthatók
3. ábra. Bels" kever"ben készült termoplasztikus keményít" minták mechanikai jellemz"i a lágyító tartalom függvényében
13
a lágyító tartalom függvényében. A szakítószilárdság monoton csökken" jellegéb"l arra következtetünk, hogy a glicerin lágyító hatása egyenletes, a tulajdonságok tetsz"legesen beállíthatók a lágyítótartalommal. A termoplasztikus keményít" szakítószilárdsága a legtöbb minta esetén nem éri el a tömegm!anyagok hasonló értékeit, a nagy szilárdságú (30% glicerintartalomnál 22 MPa) minta ugyanakkor rideg. A szakadási nyúlás kezdetben n" a glicerintartalommal, mivel a molekulaláncok könnyebben elmozdulhatnak egymáshoz képest, majd csökkenni kezd a glicerin nagy részaránya következtében. A keményít" nehezen összeférhet" a szintetikus, apoláris polimerekkel, így a tulajdonságok javítása érdekében általában célravezet" természetes tölt"anyagokkal társítani. Egyes esetekben ugyanakkor ásványi eredet! tölt"anyagok is alkalmasak lehetnek a keményít" er"sítésére, így például nanoméret!, réteges szerkezet! montmorillonit alkalmazásával javíthatóak a TPS mechanikai tulajdonságai. Kísérleteink során sikerült a TPS alapú nanokompozitokban valódi er"sít"hatást elérni (4. ábra). Ismeretes, hogy a tölt"anyag felületkezelése, illetve az el"kezelés befolyásolja a polimer jellemz"it: az er"sít"hatás attól is függ, hogy milyen mértékben sikerül eltávolítani a tölt"anyag rétegeit egymástól az el"kezelés folyamán. A szilárdság növekedésével párhuzamosan csökken a kompozitok szakadási nyúlása, mely azonban még így is jelent"s (30–40%).
5. ábra. Keményít"/FT400/NKP m!trágyát tartalmazó kompozitok hajlítószilárdsága
6. ábra. Keményít"/FT400 kompozitból készült, valamint a kereskedelmi forgalomban kapható táprudak
nálásával a kereskedelmi forgalomban kapható táprudakhoz (Florimo, Compo) képest jóval kedvez"bb mechanikai tulajdonságokkal rendelkez" kompozitokat sikerült el"állítanunk (5. ábra). Mindez jelent"sen megkönnyíti a táprudak kezelését, felhasználását. A 6. ábrán a kereskedelmi forgalomban lév" és az általunk el"állított táprudakat mutatjuk be.
4. ábra. Bels" kever"ben készült termoplasztikus keményít" minták mechanikai jellemz"i a tölt"anyag-tartalom függvényében
A keményít" alapú kompozitokat a mez"gazdaságban is elterjedten használják, mivel gyors lebomlásuknak köszönhet"en alkalmasak tápanyagok bevitelére. Ipari felkérésre jelenleg keményít" alapú táprúd fejlesztésével is foglalkozunk. Keményít" mátrix, különböz" mennyiség! faliszt (FT 400) és m!trágyakeverék (NKP) felhasz14
3. Biológiailag lebontható poliészterek Egy polimer biológiai lebomlása során a molekulaláncok kismolekulájú vegyületekké (szén-dioxid, víz, alkohol, karbonsav) alakulnak. Ehhez a folyamathoz mikrobák szükségesek, melyek fontos szerepet töltenek be az anyagi körforgás fenntartásában. A lebontásban résztvev" mikroorganizmusok lehetnek gombák, baktériumok vagy egyéb apró biológiai szervezetek. A fent említett folyamat ellentétére is találunk azonban példát: léteznek olyan biológiailag lebomló polimerek, melyeket mikrobák termelnek meg. Ilyenek többek közt a poli(#-hidroxi-alkanoát)-ok vagy bakteriális poliészterek, amelyeket a baktériumok tápanyag-raktározás 2012. 49. évfolyam 1. szám
Gyakran figyelmen kívül hagyják, hogy a PLA tulajdonságai id"ben nem állandóak. Ennek oka a fizikai öregedés, amely során az üveges állapotú anyagban lassú, reverzibilis változások mennek végbe. Ezek a folyamatok a szabadtérfogat csökkenésével járnak, ami a merevség növekedését és a deformálhatóság csökkenését vonja maga után (8. ábra). A PLA esetében ez a változás viszonylag rövid id" alatt zajlik le, köszönhet"en annak, hogy a felhasználás h"mérséklete igen közel található a polimer üvegesedési h"mérsékletéhez. 7. ábra. PHB képz"dése baktériumban
céljából hoznak létre. Ezek molekulatömege (Mw) 1 000 000–20 000 000 g/mol-ig terjedhet attól függ"en, hogy a természetben vagy mesterségesen történik az el"állítás [8, 9]. Egyik legfontosabb képvisel"jük a poli(hidroxi-butirát) (PHB), a 7. ábra ennek képz"dését mutatja be. A lánc szerkezete rendkívül szabályos, így a polimer kristályosodásra igen hajlamos. A nagyfokú szabályosság arra vezethet" vissza, hogy a baktériumokban zajló polimerizáció sztereospecifikus, a láncot felépít" ismétl"d" egységek konformációja minden esetben azonos. Ebb"l adódóan a PHB önmagában rendkívül rideg, kopolimerizálva azonban igen sokoldalúan felhasználható. A komonomerek arányának megválasztásával az elasztomerekt"l kezdve egészen a merevfalú csomagolóanyag gyártására is alkalmassá válik. A PHB-t és a bel"le el"állított kopolimereket folyamatosan fejlesztik, egyel"re magas áruk miatt még nem versenyképesek a piacon. A piackutatások szerint, ugyanakkor a poli(#-hidroxi-alkanoát)-ok jelent"s el"retörésére számíthatunk az elkövetkez" években. A biológiailag lebontható polimerek egyik legfontosabb képvisel"je a politejsav (PLA). Megújuló mez"gazdasági nyersanyagforrásokból állítható el", általában keményít"b"l vagy szacharózból nyerik ki, legnagyobb tömegben kukoricából és cukornádból. Hagyományos m!anyag-feldolgozási technológiákkal és berendezésekkel feldolgozható. Kiváló a merevségük, íz- és aromazáró képességük, így f"ként csomagolóanyagként, illetve szálként használják fel. A politejsav a lineáris poliészterek csoportjába tartozik, melyek vizet vesznek fel a leveg"b"l a makromolekulák észterkötéseinek hidrolízisét vonva maga után. Ezáltal jelent"sen csökken az átlagos molekulatömeg, ami a mechanikai tulajdonságok (modulusz, szilárdság, szakadási nyúlás, folyási feszültség) nagyfokú romlásához vezet. Emellett a polimer könnyebben kristályosodik, ami ridegedést okoz. A feldolgozást megel"z"en emiatt feltétlenül szükséges mind a granulátum, mind pedig az esetleg alkalmazott tölt"anyag szárítása. 2012. 49. évfolyam 1. szám
8. ábra. Mechanikai tulajdonságok változása egy PLA mátrixú kompozit fizikai öregedése során
A PLA szerkezeti anyagként való alkalmazása csakis kompozit formájában lehetséges, aminek következtében csökkenthet" a jelenleg még magas ára, továbbá növelhet" a merevsége, és akár a szilárdsága is, azonban a deformálhatósága lecsökken. Legel"nyösebb a természetes eredet! er"sít" anyagok felhasználása, melyek könnyen hozzáférhet"k, olcsók, alkalmazásuk esetén pedig teljes mértékben természetes eredet! és komposztálható kompozitokat nyerünk [10]. Célszer! lehet ugyanakkor a politejsav el"állítása során nagy mennyiségben képz"d"
9. ábra. PLA/CaSO4 kompozit törési felülete (SEM felvétel, 1000# nagyítás)
15
melléktermék, a kalcium-szulfát hasonló célú hasznosítása is. A PLA/CaSO4 kompozit törési felületér"l készített elektronmikroszkópos (SEM) felvételen (9. ábra) megfigyelhet", hogy a polimer teljes mértékben bevonja a szemcséket, a tölt"anyag és a mátrix között er"s adhézió alakul ki. Ennek köszönhet"en a kompozitoknak igen el"nyösek a mechanikai tulajdonságai. 10. ábra. Különböz" morfológiával és alaki tényez"vel rendelkez" természetes tölt"anyagokAz aromás és az alifás észról készült SEM felvételek terek kopolimerjeinek egy része is biológiailag lebontható, komposztálható, annak el- mazási hely, id"járás, feltárási módszer) változik, így nelenére, hogy az alapanyaguk hagyományos, k"olajalapú héz garantálni az egyenletes min"séget, azonos tulajdonszintetikus polimer. Ilyen többek közt a BASF Ecoflex ságokat, megfelel" el"készítés esetén azonban ez nem letermékcsaládja. A hulladékgazdálkodással kapcsolatos hetetlen. problémák ugyan kiküszöbölhet"k biológiailag lebontA 10. ábrán különböz" morfológiával és alaki tényeható szintetikus polimerek el"állításával, azonban a nem z"vel rendelkez" természetes tölt"anyagokról pásztázó megújuló nyersanyagforrásokkal kapcsolatos problémák elektronmikroszkóppal készített felvételeket mutatunk továbbra is fennállnak. Ezek a m!anyagok használhatók be. A méret és az alak jelent"s mértékben eltér az egyes önmagukban, bevonatként és adalékként, els"sorban po- esetekben. Ezek a jellemz"k az orientáció és a fajlagos lietilénben és poliészterekben alkalmazhatók. Víz- és felület szempontjából fontosak, így dönt"en befolyásololajálló tulajdonságainak köszönhet"en alkalmasak meg- ják a mechanikai tulajdonságokat. A felvételeken feltünújuló csomagolóanyagok bevonására. tetettük a tölt"anyag típusát, mellette zárójelben a szál alaki tényez"je – azaz a legnagyobb és legkisebb méreté4. Természetes tölt!- és er!sít!anyagok nek hányadosa – szerepel. A természetes eredet! szálaknak számos el"nyös tulajA természetes er"sít"anyagok érzékenyek a nedvesdonsága van a többi er"sít"anyaggal szemben, melyek ségre, így körültekint"en kell eljárni a feldolgozás és a közül legfontosabbak a környezetre gyakorolt pozitív ha- felhasználás során. További problémát okoz, hogy a nötás, a könny! hozzáférhet"ség és a viszonylagos olcsósá- vényi eredet! szálak 200°C felett degradálódnak, így a guk, valamint az, hogy természetes, megújuló nyers- feldolgozási h"mérséklet korlátozott. Ezen túlmen"en a anyagforrásból származnak, így nagy mennyiségben áll- szálak közti intermolekuláris kölcsönhatás következténak rendelkezésre. Leggyakrabban felhasznált természe- ben a tölt"anyag szemcséi könnyen aggregálódhatnak, tes szálak a faliszt, a kukoricacsutka-"rlemény, a pálma- ami rossz felületi min"séget és gyenge mechanikai tulajlevél, a rizshéj, a pamutszál, a len, a kender, a juta, a ke- donságokat eredményez. A lignocellulóz szálak poláros naf, a szizál. Minden földrajzi régióban a helyileg legna- és hidrofil természete, valamint a legtöbb h"re lágyuló gyobb mennyiségben el"forduló anyagokat alkalmazzák. m!anyag nem-poláros jellege elegyíthet"ségi probléA bioszálak f" komponensei a cellulóz (%-cellulóz), a he- mákhoz vezethet, ennek következtében a szálak nem micellulóz, a lignin, a pektin és a viasz. egyenletes diszperziója alakul ki a mátrixban, ezáltal Kis s!r!ségük könny! termékek el"állítását teszik le- rontva a kompozit tulajdonságait. A szálak kémiai felühet"vé, ami kiemelt jelent"ség! a gépjárm!iparban. Nagy letkezelésével a tulajdonságok javíthatók. fajlagos szilárdsággal, illetve merevséggel rendelkeznek, Az egyik legszélesebb körben alkalmazott biológiaia szakítószilárdság és a modulusz növekszik a cellulóz- lag lebomló tölt"anyag a faliszt, amely a világpiacon tartalommal, továbbá biológiailag lebonthatók. A bioszá- egyre nagyobb mennyiségben jelenik meg. A faliszttel lak a kever" és a feldolgozó gépek alkatrészeit nem kop- töltött kompozitok mechanikai tulajdonságait a fa rosttatják olyan mértékben, mint a szintetikus szálak, kezelé- mérete, rosttartalma, az alkalmazott felületkezelés, illetsük is biztonságosabb. Rendkívül jó hangszigetel"k. ve a terheléskor fellép" mikromechanikai deformációs Alkalmazásukat ezzel együtt számos tényez" korlá- folyamatok befolyásolják. Kapcsolóanyagok alkalmazátozza. A szálak összetétele eredetüknek megfelel"en (szár- sával javíthatók a határfelületi kölcsönhatások, ennek 16
2012. 49. évfolyam 1. szám
felvételt mutatunk be. Nem megfelel" tölt"anyag/mátrix adhézió esetén a jellemz" mikromechanikai deformációs folyamat a határfelületek elválása, ebben az esetben azonban er"s adhézió alakul ki, a tönkremenetelt meghatározó folyamat pedig a szemcsék törése, mely a lignocellulóz szálakból felépül" tölt"anyagokban – szerkezetükb"l adódóan – már viszonylag alacsony feszültségnél lejátszódik. A kompozit tulajdonságait tehát a polimer/tölt"anyag közötti kapcsolat, valamint a szemcse jellemz"i befolyásolják.
11. ábra. Kompozitok szakítószilárdsága a tölt"anyag-tartalom függvényében
következtében n" a kompozit merevsége és szilárdsága. Ezt bizonyítja a 11. ábra, melyen különböz" lignocellulóz szálakat tartalmazó polipropilén kompozitok szakítószilárdsága látható a tölt"anyag-tartalom függvényében. Teli jelekkel a kapcsolóanyag nélküli, üres jelekkel pedig a maleinsav-anhidriddel módosított polipropilént (MAPP) tartalmazó kompozitokat jelöltük. A kapcsolóanyag javítja az adhéziót, ennek köszönhet"en valódi er"sít"hatás érhet" el, melynek nagy tölt"anyag-tartalom esetén az aggregáció, a szálak érintkezése szab határt. Látható ugyanakkor, hogy a különböz" színekkel jelölt tölt"anyagok eltér" összetételüknek, szerkezetüknek és alakjuknak köszönhet"en különböz"képpen befolyásolják a mechanikai jellemz"ket. A 12. ábrán egy faliszttel er"sített PLA kompozit szakításáról polarizációs optikai mikroszkóppal készített
5. Természetes molekulák, mint adalékok Az utóbbi id"ben számos környezeti és egészségügyi aggály merült fel a m!anyagok stabilizálására felhasznált szintetikus antioxidánsokkal kapcsolatban, így világszerte fokozatosan a természetes antioxidánsok felé fordult a kutatók figyelme [11]. Három természetes antioxidáns, a lignin, a karotin és a kvercetin (13. ábra) polietilén feldolgozási stabilitására gyakorolt hatását hasonlítottuk össze az iparban nagy mennyiségben alkalmazott szintetikus fenolos antioxidánséval (Irganox 1010, CIBA) önmagukban és 0,2 tömeg% foszfonit stabilizátorral (P-EPQ, CLARIANT) kombinálva. Reményeink szerint, ezek a molekulák alkalmasak lehetnek az ipari stabilizátorok által ellátott célra, vagyis a polimer feldolgozás alatt bekövetkez" degradációjának megakadályozására, így felválthatják azokat.
13. ábra. Természetes antioxidánsok kémiai szerkezete
12. ábra. Lignocellulóz szállal er"sített PLA kompozitról készített polarizációs optikai mikroszkóp felvétel – nagyméret! szemcse törése
2012. 49. évfolyam 1. szám
A természetes molekulák stabilizáló hatékonyságát a folyóképesség (MFI) változásán keresztül ellen"riztük, a polimer por folyásindexe (MFI = 0,3 g/10 min) ugyanis feldolgozás hatására csökken az alkalmazott adalékrendszer összetételét"l függ" mértékben. A legnagyobb mérték! csökkenés az adalék nélküli és a 0,1% ligninnel feldolgozott mintánál tapasztalható, míg fenolos stabilizátor, karotin, illetve kvercetin jelenlétében lényegesen kisebb mérték! a folyásindex csökkenése (14. ábra). Ön17
hagyományos típusokkal szemben, mivel drágábbak, és sok esetben a tulajdonságok nem túl el"nyös kombinációját kínálják. A folyamatos fejlesztésnek köszönhet"en azonban versenyhátrányuk egyre csökken, jöv"ben a biopolimerek és más természetes molekulák további el"retörése várható. Kutatómunkánk célja a kölcsönhatások és a kialakult szerkezettulajdonságokra gyakorolt hatásának minél pontosabb megismerése, hosszú távon ugyanis ez vezethet olyan természetes alapú, lebomló rendszerek el"állításához, amelyek mind tulajdonságaikat, mind árukat tekintve alternatívái lehetnek egyes ma használatos anyagoknak. A szerz"k köszönetüket fejezik ki az Országos Tudományos Kutatási Alap (OTKA K 68748 and K 77860), a FORBIOPLAST (212239) FP7 keretprogram, valamint a FORBIPLA (K-BAROSS_KM07-KN_NEMZ_07-20090025431) Baross Gábor program anyagi támogatásáért. Irodalomjegyzék 14. ábra. Antioxidánsok hatása a polietilén folyóképességére
magában alkalmazva a kvercetin hatékonyabb ömledékstabilizátor, mint a karotin, viszont amennyiben a természetes antioxidánsokat foszfonittal kombináljuk, jelent"s növekedés figyelhet" meg a polimer ömledékstabilitásában. A kétkomponens! adalékok hatását összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy a vizsgált három antioxidáns hatékonysága nem tér el jelent"sen az iparban alkalmazott stabilizátorrendszerét"l. 6. Következtetések Napjaink egyik jelent"s problémája a hagyományos m!anyagok nyersanyagforrásának rohamos fogyása, valamint a m!anyaghulladékok egyre növekv" mennyisége. A lehetséges megoldások közt szerepel a természetes, megújuló nyersanyagok alkalmazása, illetve biológiai úton lebontható, komposztálható polimer típusok fejlesztése. Ezek az anyagok jelenleg nem versenyképesek a
18
[1] Orbán, S.; Pásztor, M.: M!anyag és Gumi, 46/1, 15–18 (2009). [2] International Ltd.: The Future of Bioplastics for Packaging to 2020: Global Market Forecasts, 2010. [3] Pukánszky, B.: Biológiailag lebontható csomagolóanyagok (BDP), MTA Kémiai Tudományok Osztálya 2000. február 15-i ülésén elhangzott el"adás. [4] Vidéki, B.; Klébert, Sz.; Pukánszky, B.: J. Polym. Sci., B45, 873–883 (2007). [5] Kiss, E. Z.; Imre, B.; Pukánszky, B.: M!anyag és Gumi, 47/4, 156–159 (2010). [6] Nishino, T.; Matsuda, I.; Hirao, K.: Macromolecules, 37/20, 7683–7687 (2004). [7] Pullawan, T., Wilkinson, A. N.; Eichhorn, S. J.: Compos. Sci. Tech., 70/16, 2325–2330 (2010). [8] Agus, J.: Polym. Degrad. Stab., 91, 1645–1650 (2006). [9] Agus, J.; Kahar, P.; Abe, H.; Doi, Y.; Tsuge, T.: Polym. Degrad. Stab., 91, 1138–1146 (2006). [10] Bánhegyi, Gy.: H"formázott csomagolóeszközök politejsavból, M!anyag és Gumi, 41/3, 24 (2004). [11] Brocca, D.; Arvin, E.; Mosbaek, H.: Water Res., 36, 3675–3680 (2002).
2012. 49. évfolyam 1. szám
