20.500.12556/DiRROS-20217 Vpliv dodatka nanofibrilirane celuloze na mehanske lastnosti poli(3-hidroksibutirata) The impact of the nanofibrillated-cellulose addition on the mechanical properties of poly(3-hydroxybutyrate) Namen prispevka temelji na inovativnem postopku izdelave nanokompozitov na osnovi poli(3-hidroksibutirata) (PHB) in nanofibrilirane celuloze (NFC). Raziskovalno delo obravnava pripravo koncentratnih mešanic PHB-prahu in NFC v vodni raztopini za tehnologijo ekstruzijskega mešanja. Ekstrudat koncentrirane mešanice PHB/NFC je bil nato uporabljen kot dodatek h granulirani obliki PHB pri pripravi brizganih vzorcev z različnimi utežnimi deleži NFC. V prispevku so podane določene omejitve pri predelavi tovrstnih materialov in predlagane uporabne rešitve za njihovo optimiziranje. Morfološke lastnosti nanokompozitnih komponent smo raziskali z elektronsko mikroskopijo (FE-SEM), mehanske lastnosti pa z nateznim preizkusom. Morfološka preiskava koncentratnih mešanic je razkrila prepleteno sestavo celuloznih nanofibril in polimernih kroglic, pri čemer se posamezne fibrile prepletajo v obliki širših pramenov in ustvarjajo videz zamrežene strukture znotraj polimerne komponente. Mikroskopski posnetki nanokompozitnih mešanic in izboljšane mehanske lastnosti izhodnih materialov potrjujejo,da je adhezivni stik med matrično in ojačitveno komponento dosežen, porazdelitev celuloznih nanofibril po polimerni osnovi pahomogena. Nanokompoziti z visokimi utežnimi deleži NFC (10 % utežnega deleža) dosegajo pomembno večje vrednosti modula elastičnosti (Et = 1720 MPa) in raztezka pri pretrgu (b = 3,1 %) ter prenesejo višje pretržne napetosti ( M = 26 MPa) v primerjavi z referenčnim polimernim vzorcem (Et = 1340 MPa;b = 2,4 %; M = 20 MPa). Rezultati študije dokazujejo, da je ob pravilni predpripravi polimernih mešanic in optimizaciji tehnologije ekstruzijske predelave, mogoče izdelati trdne in žilave materiale, pri čemer delež ojačitvene faze narekuje stopnjo izboljšave končnih lastnosti biopolimerne osnove. In this paper a novel processing route for nanocomposites, based on (3-hydroxybutyrate) (PHB) and nanofibrillated cellulose(NFC), is presented. To obtain a uniform dispersion of the reinforcing filler, a PHB powder was first dispersed in water, mixed with an NFC aqueous suspension and then freeze dried to eliminate the water phase from the ensuing system. The dried batch was then extruded and added to the granulated PHB in different weight proportions. Nanocomposites with various NFC contents were subsequently produced with the injection-moulding technology. The processing limits and feasible solutions for their optimization are thoroughly described within this work. Morphological properties were investigated with FE-SEM, while mechanical properties were determined via a tensile test. SEM images showed that the PHB powder can be effectively incorporated into the mesh of cellulose nanofibrils, as clearly evident by the interlaced structure of individual fibrils with the average lateral dimensions of 69±14 nm. Improved mechanical properties and SEM observations confirmed a good interfacial adhesion and uniform distribution of the reinforcing component. Compared to the unfilled matrix (Et = 1340 MPa; M = 20 MPa;b = 2.4 %), an escalating trend in Young’s modulus (Et = 1720 MPa) and tensile strength ( M = 26 MPa), along with decisively improved values of the elongation at break (b = 3.1 %), were observed for the nanocomposites with the highest content of NFC. According to the results presented, strong and tough nanocomposites can be produced via extrusion moulding, whereby the proportion of the reinforcing phase dictates the final material performances. nanofibrilirana celuloza poli(3-hidroksibutirat) morfologija mehanske lastnosti ekstruzija tehnologija brizganja true false true Inštitut za kovinske materiale in tehnologije Slovenski jezik Angleški jezik © MATERIALI IN TEHNOLOGIJE Neznano 2024-08-14 14:35:20 2024-08-14 14:49:26 2024-08-16 04:01:04 0000-00-00 00:00:00 2017 0 0 str. 509-514 št. 3 Letn. 51 maj-jun. 2017 0000-00-00 Zaloznikova Objavljeno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 2017-06-02 67.017:666.96:620.173 1580-2949 10.17222/mit.2016.192 2307943 zepic.pdf zepic.pdf 1 9BE7FFBDE243C63C91FB423D58FFC5E3 b754a7afbf4e151b3e719fb81358fd2487d2d851bc09cb419d64bbe944f1ffd4 f051f19a-5a28-11ef-b487-001a4af901a5 https://dirros.openscience.si/Dokument.php?lang=slv&id=28308 https://doi.org/10.17222/mit.2016.192 0 e3c572ba-5a2a-11ef-b487-001a4af901a5 https://dirros.openscience.si/Dokument.php?lang=slv&id=28309 Zavod za gradbeništvo Slovenije 0 0 0