Cellulóz-acetát lágyítása ε-kaprolaktonnal

1. Cellulóz-acetát lágyítása ε-kaprolaktonnal Katalizátortartalom hatása a lágyításra Készítette: Kiss Elek Zoltán Témavezető: Dr. Pukánszky Béla Konzulens: Imre Balázs

2. Bevezetés • CA felhasználási területei • CA-t lágyítani kell… • Magas Tg • Nagy ömledék-viszkozitás • Külső lágyítás →migráció • Belső lágyítás →lágyító kémiailag kötött • Eddigi eredmények • Homopolimerizáció ↔ ojtás • Ojtási hatékonyság ↔ degradáció • ideális: 180 °C, legalább 20 perc • Tg, szilárdság, merevség ↓; • deformálhatóság ↑ Katalizátortartalom hatása a reakcióra és a termék tulajdonságaira???

3. Kísérletirész • Mintakészítés • Alapanyagok: CA (DS=2,1), CL, Ón-oktoát • Szárítás (110°C, vákuum, 3 nap) • Reaktív feldolgozás (Brabender Plastograph; 180°C, 50 min-1, 45 min.) • Szárítás (vákuum, 70°C) • Préselés (Fontijne SRA 100; 180°C, 1 mm) • Szabványos próbatestek kivágása (115x10x1 mm) • Extrakció (2 g minta, 160 ml toluol, 24 óra) • Szárítás (80°C, vákuum, 3 nap) • Mérések • Szakítás (INSTRON 5566, 50 mm/perc, 0,5 mm/perc) • FTIR (Mattson Galaxy 3020???, 400-4000 cm-1, 16 scan, 2 cm-1) • DMA (Perkin Elmer Pyris Diamond, 1 Hz, -120 – 150 °C, 2°C/min • Színmérés (Hunterlab Colourquest)

4. Eredmények Reaktív feldolgozás - degradáció • A katalizátortartalom növekedésével… • Az iniciálási idő csökken • Degradáció jelentősebb • Reakcióidő csökken • A maximális nyomaték nő

5. Eredmények Reaktív feldolgozás • A reakciósebességre a nyomaték és hőmérséklet változás sebessége utal • Reakciósebesség nő katalizátortartalom növelésével • A maximális nyomaték és frikciós hő értékek a katalizátor-tartalom növelésével nőnek → fizikai térháló A katalizátortartalom hatással van az ojtási reakcióra

6. Eredmények IR • Ojtás hatékonyságára a -CH2-/-CH3 arányból lehet következtetni • 1,1 m/m% kat. tartalom felett ez az arány csökken → homopolimerizáció??? • 0,1 m/m% kat. tartalomnál szembetűnően kisebb arány→kisebb ojtási hatékonyság

7. Eredmények DMA • α-átmenet: Tg-szegmensmozgás • nem egyértelmű, a kat. tartalom növekedésével túlságosan meglágyul az anyag • csökkenő tendencia ?(T, intenzitás) • β-átmenet: ismétlődési egység vagy a főlánchoz ojtott molekulák mozgása mozgása • γ-átmenet: gyengén kötött víz, szabad –OH csoport

8. Eredmények DMA • β-átmenet intenzitása nő, ez jelezheti az lágyítás sikerességét • γ-átmenet intenzitása csökken→ojtási hatékonyság nő • Ellentmondás az IR eredményeivel!

9. Eredmények Mechanika • Külső lágyító hatása kisebb • Görbe menete: • ↑: növekvő deformálhatóság • ↓:→degradáció →homopolimerizáció↔ojtási reakció • 0,3 m/m% kat. tartalom felett a merevség kismértékben csökken Optimális katalizátortartalom

10. Eredmények Mechanika Belső lágyítás hatása (-CH2-/-CH3- arány alapján): • Szakadási nyúlás nő • Nagyobb deformálhatóság, szívósabb anyag • Szakítószilárdság nő (fizikai térháló)

11. Konklúzió • A katalizátortartalom jelentős hatással van az ojtási reakcióra (iniciálási idő, reakcióidő, ojtási hatékonyság) • A katalizátor a polimerizációs reakciót gyorsítja; új, kisebb aktiválási energiájú reakcióutakat nyit meg, nem feltétlen az ojtási hatékonyságot és a molekulatömeget növeli • Hatékony reaktív lágyításhoz katalizátor szükséges ( >0,3 m/m%) • A katalizátor tartalom minden határon túli növelése nem jelenti azt, hogy a tulajdonságok és a körülmények is javulnak → Optimális katalizátor mennyiség (~ 1 m/m%)

12. Kitekintés… Érdemes… • ~ • Meghatározni az optimális katalizátortartalomhoz tartozó ideális hőmérsékletet, reakcióidőt • ~ • Elemezni a víztartalom hatását • ~ • Behatóbban megvizsgálni, hogy egy bizonyos katalizátor-tartalom felett valóban előtérbe kerül-e a CL homopolimerizációja az ojtási reakcióval szemben

13. Köszönöm a figyelmet!