PL244620B1 - Polymer composite and method of producing polymer composite - Google Patents
Polymer composite and method of producing polymer composite Download PDFInfo
- Publication number
- PL244620B1 PL244620B1 PL435125A PL43512520A PL244620B1 PL 244620 B1 PL244620 B1 PL 244620B1 PL 435125 A PL435125 A PL 435125A PL 43512520 A PL43512520 A PL 43512520A PL 244620 B1 PL244620 B1 PL 244620B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- maintained
- temperature
- zone
- poly
- hydroxybutyric acid
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- -1 poly(3-hydroxybutyric acid) Polymers 0.000 claims abstract description 59
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims abstract description 42
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 15
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 15
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutyric acid Chemical compound CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 12
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyric acid Chemical compound OCCCC(O)=O SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229940006015 4-hydroxybutyric acid Drugs 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- AYOHIQLKSOJJQH-UHFFFAOYSA-N dibutyltin Chemical compound CCCC[Sn]CCCC AYOHIQLKSOJJQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 5
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 229920006150 hyperbranched polyester Polymers 0.000 description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229940008841 1,6-hexamethylene diisocyanate Drugs 0.000 description 2
- HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxyhexanoic acid Chemical compound CCCC(O)CC(O)=O HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypentanoic acid Chemical compound CCC(O)CC(O)=O REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropionic acid Chemical compound OCCC(O)=O ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- MUZDXNQOSGWMJJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoic acid;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CC(=C)C(O)=O MUZDXNQOSGWMJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000215068 Acacia senegal Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007723 die pressing method Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest kompozyt polimerowy, który zawiera napełniacz matrycę polimerową w postaci kwasu poli(3-hydroksymasłowego), z rozproszonym w niej napełniaczem, którym jest alifatyczny poliuretan liniowy stosowany jest w masie kompozytu w ilości od 5% mas. do 20% mas. Zgłoszenie obejmuje także sposób wytwarzania kompozytu polimerowego prowadzi się tak, że homogenizuje się ze sobą od 80% mas. do 95% mas. kwasu poli(3-hydroksymasłowego) oraz od 5% mas. do 20% mas. alifatycznego poliuretanu liniowego stosowanego jako napełniacz. Zhomogenizowaną mieszaninę wprowadza się do wytłaczarki i prowadzi się jej wytłaczanie z prędkością od 310 do 320 obrotów/minut. Podczas wytłaczania, poszczególne strefy wytłaczarki utrzymuję się w temperaturach takich, że jej zasobnik utrzymuje się w temperaturze od 20°C do 21°C, jej I strefę utrzymuje się w temperaturze od 122°C do 126°C, jej II strefę utrzymuje się w temperaturze od 141°C do 154°C, jej III strefę utrzymuje się w temperaturze 135°C, jej IV strefę utrzymuje się w temperaturze od 135°C do 150°C, jej V strefę utrzymuje się w temperaturze od 140°C do 155°C, jej VI strefę utrzymuje się w temperaturze od 153°C do 155°C, jej VII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 155°C, jej VIII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 160°C, zaś jej głowicę utrzymuje się w temperaturze od 155°C do 169°C. Kompozyt polimerowy znajdzie zastosowanie jako materiał o lepszych właściwościach termicznych i mechanicznych niż sam kwas poli(3-hydroksymasłowy).The subject of the application is a polymer composite that contains a polymer matrix filler in the form of poly(3-hydroxybutyric acid) with a filler dispersed in it, which is aliphatic linear polyurethane, used in the mass of the composite in an amount of 5% by mass. up to 20% by weight The application also covers a method for producing a polymer composite in such a way that it is homogenized with each other from 80% by weight. up to 95% by weight poly(3-hydroxybutyric acid) and from 5 wt. up to 20% by weight aliphatic linear polyurethane used as a filler. The homogenized mixture is introduced into the extruder and extruded at a speed of 310 to 320 rpm. During extrusion, individual zones of the extruder are maintained at temperatures such that its container is maintained at a temperature of 20°C to 21°C, its zone I is maintained at a temperature from 122°C to 126°C, its zone II is maintained at a temperature of temperature from 141°C to 154°C, its zone III is maintained at a temperature of 135°C, its zone IV is maintained at a temperature from 135°C to 150°C, its zone V is maintained at a temperature from 140°C to 155 °C, its zone VI is maintained at a temperature of 153°C to 155°C, its zone VII is maintained at a temperature of 154°C to 155°C, its zone VIII is maintained at a temperature of 154°C to 160°C , and its head is maintained at a temperature of 155°C to 169°C. The polymer composite will be used as a material with better thermal and mechanical properties than poly(3-hydroxybutyric acid) itself.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt polimerowy oraz sposób wytwarzania tego kompozytu polimerowego.The subject of the invention is a polymer composite and a method of producing this polymer composite.
Kwas poli(3-hydroksymasłowy) (P3HB) jest biosyntezowalnym i biodegradowalnym polihydroksyalkanianem, który jest jednak kruchy i sztywny. Charakteryzuje się on niską termostabilnością, co oznacza, że jego temperatura rozkładu jest nieznacznie wyższa od jego temperatury topnienia, przez co jego zastosowanie do produkcji wyrobów biodegradowalnych jest ograniczone.Poly(3-hydroxybutyric acid) (P3HB) is a biosynthesizable and biodegradable polyhydroxyalkanoate that is, however, brittle and stiff. It is characterized by low thermal stability, which means that its decomposition temperature is slightly higher than its melting point, which limits its use in the production of biodegradable products.
W celu poprawy właściwości P3HB prowadzi się syntezę jego kopolimerów z innymi alifatycznymi hydroksykwasami.In order to improve the properties of P3HB, its copolymers with other aliphatic hydroxy acids are synthesized.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN101469111A znany jest kopolimer P3HB z kwasem 4-hydroksymasłowym, zaś z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN103525048A znany jest kopolimer P3HB z kwasem 3-hydroksywalerianowym oraz sposób otrzymywania tego kopolimeru. W opisie zgłoszeniowym wynalazku CN107936512A został ujawniony kopolimer P3HB z kwasem 3-hydroksyheksanowym.From the description of the invention application CN101469111A, a copolymer of P3HB with 4-hydroxybutyric acid is known, and from the description of the invention application CN103525048A, the copolymer P3HB with 3-hydroxyvaleric acid and the method of obtaining this copolymer are known. In the invention application CN107936512A, a copolymer of P3HB with 3-hydroxyhexanoic acid is disclosed.
Znane są również, z opisów zgłoszeniowych wynalazków KR20080045909A oraz KR20080046796A, terpolimery P3HB z udziałem 3-hydrokyspropionowego i kwasu mlekowego, zaś w opisie zgłoszeniowym wynalazku KR20080045906A został ujawniony terpolimer P3HB z udziałem 4-hydroksymasłowego i kwasu mlekowego. Z opisu zgłoszeniowego KR20080045907A znany jest również sposób otrzymywania kwaterpolimerów P3HB z udziałem kwasu 4-hydroksymasłowego, kwasu 3-hydroksypropionowego oraz kwasu mlekowego.P3HB terpolymers containing 3-hydroxybutyric acid and lactic acid are also known from the invention applications KR20080045909A and KR20080046796A, while the P3HB terpolymer containing 4-hydroxybutyric acid and lactic acid is disclosed in the application description KR20080045906A. From the application description KR20080045907A, a method for obtaining P3HB quartpolymers using 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxypropionic acid and lactic acid is also known.
Znany jest również, z opisu zgłoszeniowego WO2008143176A, sposób modyfikacji właściwości P3HB poprzez zmniejszenie zawartości sodu w jego składzie poprzez oczyszczanie za pomocą roztworu zmiatającego metale alkaliczne. Ten znany sposób pozwala na poprawę odporności termicznej P3HB oraz na uzyskanie 1% ubytku masy w temperaturze 280°C przy zawartości sodu wynoszącym 10 ppm, nie zmieniając jednocześnie doskonałej formowalności polimeru.A method for modifying the properties of P3HB by reducing the sodium content in its composition by purification with an alkali metal scavenging solution is also known from the application description WO2008143176A. This known method allows to improve the thermal resistance of P3HB and to obtain a 1% weight loss at a temperature of 280°C with a sodium content of 10 ppm, without changing the excellent formability of the polymer.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku US2008293894A znany jest natomiast sposób poprawy stabilności termicznej P3HB, przez szczepienie na nim bezwodnika maleinowego. Uzyskany tym znanym sposobem, czyszczony, szczepiony P3HB ma wyższą temperaturę degradacji i lepszą stabilność termiczną niż czysty P3HB, a ponadto nie ma on tendencji do zmniejszenia masy cząsteczkowej podczas obróbki cieplnej. Jednocześnie zwiększa się szybkość krystalizacji, temperatura topnienia i krystaliczność P3HB, a ponadto początkowa temperatura degradacji P3HB zwiększa się o co najmniej 50°C.However, from the description of the invention US2008293894A, a method is known to improve the thermal stability of P3HB by grafting maleic anhydride onto it. The purified, grafted P3HB obtained by this known method has a higher degradation temperature and better thermal stability than pure P3HB, and it does not tend to reduce its molecular weight during heat treatment. At the same time, the crystallization rate, melting point and crystallinity of P3HB increase, and the initial degradation temperature of P3HB increases by at least 50°C.
Znane są również sposoby poprawy właściwości P3HB poprzez przygotowanie jego blend z innymi polimerami, które posiadają pożądane właściwości lub poprzez dodanie do niego odpowiedniego plastyfikatora.There are also known ways to improve the properties of P3HB by preparing its blends with other polymers that have the desired properties or by adding an appropriate plasticizer to it.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN108219407A znana jest blenda polimerowa składająca się ze 100 cz. wag. P3HB i od 10 do 40 cz. wag. kwasu polimlekowego (PLA), przy czym PLA składa się z od 30 do 70 cz. wag. L-PLA oraz od 30 do 70 cz. wag. P-PLA oraz sposób wytwarzania tej blendy. Ta znana blenda charakteryzuje się lepszymi właściwościami mechanicznymi od czystego P3HB przy jednoczesnym zachowaniu jej biodegradowalności.From the description of the invention application CN108219407A, a polymer blend consisting of 100 parts is known. weight P3HB and from 10 to 40 parts weight polylactic acid (PLA), where PLA consists of 30 to 70 parts. weight L-PLA and from 30 to 70 parts weight P-PLA and the method of producing this blend. This well-known blend is characterized by better mechanical properties than pure P3HB while maintaining its biodegradability.
Z opisu zgłoszeniowego CN107880503A znana jest blenda polimerowa, która została wytworzona poprzez zmieszanie kopolimeru kwasu poli(3-hydroksymasłowego) i kwasu poli(3-hydroksywalerianowego) (PHBV) z poli(tereftalanem adypinianem butylenu) i hiperrozgałęzionym poliestrem zakończonym grupą epoksydową. Tę znaną blendę polimerową wytwarza się metodą mieszania w stopie, a uzyskana blenda charakteryzuje się większą udarnością i wydłużeniem przy zerwaniu, przy czym jej udarność wzrasta o 53,2% przy 1% wag. udziale hiperrozgałęzionego poliestru, a wydłużenie przy zerwaniu zwiększa się o 127,3% przy 2% wag. udziale hiperrozgałęzionego poliestru.From the application description CN107880503A, a polymer blend is known, which was produced by mixing a copolymer of poly(3-hydroxybutyric acid) and poly(3-hydroxyvaleric acid) (PHBV) with poly(butylene adipate terephthalate) and hyperbranched polyester terminated with an epoxy group. This well-known polymer blend is produced by the melt mixing method, and the resulting blend is characterized by higher impact strength and elongation at break, and its impact strength increases by 53.2% at 1% by weight. the share of hyperbranched polyester, and the elongation at break increases by 127.3% at 2% by weight. containing hyperbranched polyester.
Znany jest również, z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN102675841A, sposób otrzymywania blend polimerowych, które wytwarzane są z udziałem kopolimeru kwasu 3-hydroksymasłowego i kwasu 4-hydroksymasłowego oraz PLA, przy czym zawartość kwasu 4-hydroksymasłowego w kopolimerze kwasu 3-hydroksymasłowego i kwasu 4-hydroksymasłowego wynosi od 15 do 30% molowych. Tę znaną blendę polimerową uzyskuje się poprzez wstępne zmieszanie składników w mieszalniku szybko obrotowym, a następnie ich wytłaczanie z wykorzystaniem wytłaczarki dwuślimakowej, przy zastosowaniu temperatury jej segmentów, od zasobnika do głowicy, kolejno 0°C, 150°C, 160°C, 170°C, 180°C, 180°C, 180°C, 180°C.There is also known, from the description of the invention CN102675841A, a method for obtaining polymer blends, which are produced using a copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 4-hydroxybutyric acid and PLA, where the content of 4-hydroxybutyric acid in the copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 4- hydroxybutyric acid is from 15 to 30 mol%. This well-known polymer blend is obtained by initially mixing the ingredients in a high-speed mixer and then extruding them using a twin-screw extruder, using the temperature of its segments, from the hopper to the head, successively 0°C, 150°C, 160°C, 170° C, 180°C, 180°C, 180°C, 180°C.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN1414032A znany jest sposób zwiększenia odporności na uderzenia P3HB, poprzez wytworzenie blendy polimerowej w wyniku zmieszania, w odpowiednich proporcjach, P3HB, szczepionego kopolimeru estru celulozy i polieteru, plastyfikatora oraz środka do formowania, a następnie ich podgrzania i tłoczenia matrycowego.From the description of the invention CN1414032A, a method is known to increase the impact resistance of P3HB by creating a polymer blend by mixing, in appropriate proportions, P3HB, a graft copolymer of cellulose ester and polyether, a plasticizer and a molding agent, and then heating and die pressing them.
Znane są również sposoby polepszania właściwości termicznych i mechanicznych P3HB poprzez wytwarzanie kompozytów polimerowych z udziałem P3HB, jego blend polimerowych lub jego kopolimerów jako matrycy. Przez połączenie matrycy polimerowej z napełniaczem, uzyskuje się materiały o lepszych właściwościach, zwykle niemożliwych do uzyskania w inny sposób.There are also known methods of improving the thermal and mechanical properties of P3HB by producing polymer composites using P3HB, its polymer blends or its copolymers as a matrix. By combining a polymer matrix with a filler, materials with better properties are obtained, usually impossible to obtain in any other way.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku JP2008303256A znany jest kompozyt polimerowy, uzyskany na bazie P3HB, o doskonałej odporności cieplnej, odporności na hydrolizę i wytrzymałości mechanicznej oraz łatwej formowalności, który zawiera włókno szklane i talk.From the application description of the invention JP2008303256A, a polymer composite based on P3HB is known, with excellent heat resistance, hydrolysis resistance and mechanical strength as well as easy formability, which contains glass fiber and talc.
W opisach zgłoszeniowych wynalazków JP2008303351A oraz JP2008303286A zostały ujawnione kompozyty na bazie P3HB, które wykazują dobrą podatność na formowanie, wytwarzając małe zadziory w formach podczas formowania wtryskowego i które otrzymywane są z udziałem związków karboiimidowych oraz talku. Te znane kompozyty wykazują ponadto zmniejszoną palność, dobrą odporność cieplną, odporność na wilgoć oraz dobrą wytrzymałość mechaniczną.In the application descriptions of the inventions JP2008303351A and JP2008303286A, composites based on P3HB are disclosed, which show good formability, producing small burrs in the molds during injection molding, and which are obtained with the use of carboimide compounds and talc. These known composites also exhibit reduced flammability, good heat resistance, moisture resistance and good mechanical strength.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku JP2009007519A znane są kompozyty wytworzone na osnowie blendy polimerowej P3HB i blokowego kopolimeru akrylan-metakrylan, które zawierają talk jako napełniacz i wykazują polepszenie właściwości mechanicznych i termicznych, w porównaniu do czystego P3HB.From the application description of the invention JP2009007519A, there are known composites made on the basis of a P3HB polymer blend and an acrylate-methacrylate block copolymer, which contain talc as a filler and show improved mechanical and thermal properties, compared to pure P3HB.
W opisie zgłoszeniowym wynalazku JP2009007518A został natomiast ujawniony sposób wytwarzania kompozytu, który zawiera blendę polimerową P3HB i kopolimer blokowy związku dienowego sprzężonego ze związkiem winylowym oraz talk jako napełniacz. Ten znany kompozyt charakteryzuje się lepszą odpornością na uderzenia.The application description of the invention JP2009007518A discloses a method of producing a composite that contains a P3HB polymer blend and a block copolymer of a diene compound coupled with a vinyl compound and talc as a filler. This well-known composite is characterized by better impact resistance.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku JP2009149751A znane są kompozyty na bazie P3HB i aromatycznego poliwęglanu, które wytworzone są z udziałem talku i włókna szklanego, i które charakteryzują się doskonałą odpornością cieplną i odpornością na uderzenia.From the application description of the invention JP2009149751A, composites based on P3HB and aromatic polycarbonate are known, which are made with talc and glass fiber, and which are characterized by excellent heat resistance and impact resistance.
Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN108084678A znane są kompozyty kopolimeru kwasu 3-hydroksymasłowego i kwasu 3-hydroksykesanowego z karboksymetylocelulozą, które uzyskiwane są sposobem z wykorzystaniem wytłaczarki. Ten znany kompozyt, w porównaniu z samym kopolimerem kwasu 3-hydroksymasłowego oraz kwasu 3-hydroksykesanowego ma dodatkowe zalety, którymi są zwłaszcza lepsza hydrofilowość, lepsze właściwości przetwórcze, lepsza wytrzymałość dynamiczna i lepsze właściwości mechaniczne, takie jak wysoka wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na uderzenia, przy jednoczesnym zachowaniu pełnej biodegradowalności. Sposób wytwarzania podobnego kompozytu został natomiast ujawniony w opisie zgłoszeniowym wynalazku CN107987499A. Ten znany sposób polega na wykorzystaniu włókien kukurydzianych oraz kleju z włókna kukurydzianego i glikolu polietylenowego jako substancji pomocniczej. Użycie włókna kukurydzianego sprawia, że uzyskany kompozyt ma takie zalety, jak zwłaszcza zmniejszona trudność mieszania materiału, poprawiona przyczepność zmieszanego materiału, ulepszona wytrzymałość na rozciąganie i wysoka temperatura żaroodporności. Kompozyty o podobnych właściwościach, ale uzyskiwane na bazie kopolimeru kwasu 3-hydroksymasłowego i 3-hydroksyheksanowego z udziałem gumy arabskiej, ksylogenu oraz polioksyetylenu, zostały ujawnione w opisie zgłoszeniowym wynalazku CN107936512A.From the description of the invention CN108084678A, composites of a copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxykesanoic acid with carboxymethylcellulose are known, which are obtained using an extruder method. This known composite, compared to the copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxykesanoic acid alone, has additional advantages, in particular better hydrophilicity, better processing properties, better dynamic strength and better mechanical properties, such as high tensile strength and impact strength. , while maintaining full biodegradability. A method of producing a similar composite was disclosed in the invention application description CN107987499A. This known method involves the use of corn fibers and corn fiber glue and polyethylene glycol as an auxiliary substance. The use of corn fiber gives the resulting composite advantages such as reduced difficulty in mixing the material, improved adhesion of the mixed material, improved tensile strength and high heat resistance. Composites with similar properties, but obtained on the basis of a copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid with the participation of gum arabic, xylogen and polyoxyethylene, were disclosed in the application description of the invention CN107936512A.
Celem wynalazku jest wytworzenie nowego kompozytu z kwasu poli(3-hydroksymałowego), który będzie kompozytem biodegradowalnym i będzie charakteryzował się lepszymi właściwościami termicznymi i lepszymi parametrami przetwórczymi oraz lepszymi właściwościami mechanicznymi niż ten kwas poli(3-hydroksymasłowy), a jednocześnie sposób jego otrzymywania będzie łatwy i tani w zastosowaniu.The aim of the invention is to produce a new composite from poly(3-hydroxybutyric acid), which will be a biodegradable composite and will be characterized by better thermal properties and better processing parameters as well as better mechanical properties than this poly(3-hydroxybutyric acid), and at the same time the method of its preparation will be easy and cheap to use.
Kompozyt polimerowy zawierający napełniacz rozproszony w matrycy polimerowej w postaci kwasu poli(3-hydroksymasłowego) według wynalazku charakteryzuje się tym, że napełniaczem jest alifatyczny poliuretan liniowy, uzyskiwany w reakcji równomolowej ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego, który stosowany jest w masie kompozytu w ilości od 5% mas. do 20% mas.The polymer composite containing a filler dispersed in the polymer matrix in the form of poly(3-hydroxybutyric acid) according to the invention is characterized in that the filler is an aliphatic linear polyurethane, obtained by reacting an equimolar amount of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol, which is used in the mass. composite in an amount from 5% by mass. up to 20% by weight
Korzystnie alifatyczny poliuretan liniowy w masie kompozytu stosowany jest w ilości od 10% mas. do 15% mas., przy czym korzystnie glikol polietylenowy stosuje się o masie molowej 400 g/mol albo 1000 g/mol.Preferably, linear aliphatic polyurethane is used in the composite mass in an amount of 10% by mass. up to 15% by mass, preferably polyethylene glycol with a molar mass of 400 g/mol or 1000 g/mol is used.
Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że homogenizuje się od 80% mas. do 95% mas. kwasu poli(3-hydroksymasłowego) oraz od 5% mas. do 20% mas. alifatycznego poliuretanu liniowego stosowanego jako napełniacz, uzyskiwanego w reakcji równomolowej ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego, po czym zhomogenizowaną mieszaninę wprowadza się do wytłaczarki i prowadzi się jej wytłaczanie z prędkością od 310 do 320 obrotów/minutę, przy czym podczas wytłaczania, poszczególne strefy wytłaczarki utrzymuje się w temperaturach takich, że jej zasobnik utrzymuje się w temperaturze od 20°C do 21°C, jej I strefę utrzymuje się w temperaturze od 122°C do 126°C, jej II strefę utrzymuje się w temperaturze od 141°C do 154°C, jej III strefę utrzymuje się w temperaturze 135°C, jej IV strefę utrzymuje się w temperaturze od 135°C do 150°C, jej V strefę utrzymuje się w temperaturze od 140°C do 155°C, jej VI strefę utrzymuje się w temperaturze od 153°C do 155°C, jej VII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 155°C, jej VIII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 160°C, zaś jej głowicę utrzymuje się w temperaturze od 155°C do 169°C.The method of producing the polymer composite according to the invention is characterized by the fact that it homogenizes from 80% by mass. up to 95% by mass poly(3-hydroxybutyric acid) and from 5 wt. up to 20% by weight aliphatic linear polyurethane used as a filler, obtained by reacting an equimolar amount of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol, after which the homogenized mixture is introduced into the extruder and extruded at a speed of 310 to 320 rpm, while during extrusion, individual zones of the extruder are maintained at temperatures such that its hopper is maintained at a temperature from 20°C to 21°C, its zone I is maintained at a temperature from 122°C to 126°C, its zone II is maintained at a temperature from 141 °C to 154°C, its zone III is maintained at a temperature of 135°C, its zone IV is maintained at a temperature from 135°C to 150°C, its zone V is maintained at a temperature from 140°C to 155°C, its zone VI is maintained at a temperature from 153°C to 155°C, its zone VII is maintained at a temperature from 154°C to 155°C, its zone VIII is maintained at a temperature from 154°C to 160°C, and its the head is maintained at a temperature of 155°C to 169°C.
Korzystnie mieszanie kwasu poli(3-hydroksymasłowego) oraz alifatycznego poliuretanu liniowego prowadzi się w mieszalniku bębnowym, przy czym mieszanie kwasu poli(3-hydroksymasłowego) z alifatycznym poliuretanem liniowym prowadzi się przez 20 minut w temperaturze pokojowej, zaś do prowadzania wytłaczania zhomogenizowanej mieszaniny stosuje się wytłaczarkę dwuślimakową.Preferably, the mixing of poly(3-hydroxybutyric acid) and aliphatic linear polyurethane is carried out in a drum mixer, and the mixing of poly(3-hydroxybutyric acid) with aliphatic linear polyurethane is carried out for 20 minutes at room temperature, and an extruder is used to extrude the homogenized mixture. twin screw extruder.
Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli alifatyczny poliuretan liniowy, stosowany jako napełniacz, uzyskuje się w reakcji równomolowej ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego o masie molowej 400 g/mol, a ponadto alifatyczny poliuretan liniowy, przed homogenizacją z kwasem poli(3-hydroksymasłowym) rozpuszcza się w wodzie, przy czym alifatyczny poliuretan liniowy w wodzie rozpuszcza się w stosunku masowym 4 cz. mas. alifatycznego poliuretanu liniowego na 1 cz. mas. wody, zaś rozpuszczanie alifatycznego poliuretanu liniowego w wodzie prowadzi się w temperaturze pokojowej, a rozpuszczony w wodzie alifatyczny poliuretan liniowy, mieszany z kwasem poli(3-hydroksymasłowym), stosuje się w ilości od 10% mas. do 15% mas., a ponadto wytłaczanie zhomogenizowanej mieszaniny prowadzi się z prędkością 320 obrotów/minutę, a poszczególne strefy wytłaczarki utrzymuje się w temperaturach takich, że jej zasobnik utrzymuje się w temperaturze od 20°C do 21°C, jej I strefę utrzymuje się w temperaturze od 122°C do 126°C, jej II strefę utrzymuje się w temperaturze od 143°C do 154°C, jej III strefę utrzymuje się w temperaturze 135°C, jej IV strefę utrzymuje się w temperaturze od 135°C do 136°C, jej V strefę utrzymuje się w temperaturze od 150°C do 151°C, jej VI strefę utrzymuje się w temperaturze od 153°C do 155°C, jej VII strefę utrzymuje się w temperaturze 155°C, jej VIII strefę utrzymuje się w temperaturze od 155°C do 158°C, zaś jej głowicę utrzymuje się w temperaturze od 155°C do 165°C.Further advantages are obtained if the aliphatic linear polyurethane used as filler is obtained by reacting an equimolar amount of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol with a molar mass of 400 g/mol, and furthermore the aliphatic linear polyurethane, before homogenization with poly(3) acid. -hydroxybutyric acid) dissolves in water, whereas linear aliphatic polyurethane dissolves in water in a mass ratio of 4 parts. masses aliphatic linear polyurethane for 1 part masses water, and the dissolution of linear aliphatic polyurethane in water is carried out at room temperature, and linear aliphatic polyurethane dissolved in water, mixed with poly(3-hydroxybutyric acid), is used in an amount from 10% by mass. up to 15% by weight, and moreover, the homogenized mixture is extruded at a speed of 320 rpm, and the individual zones of the extruder are maintained at temperatures such that its container is maintained at a temperature from 20°C to 21°C, its zone I is maintained is maintained at a temperature of 122°C to 126°C, its zone II is maintained at a temperature of 143°C to 154°C, its zone III is maintained at a temperature of 135°C, its zone IV is maintained at a temperature of 135°C to 136°C, its V zone is maintained at a temperature from 150°C to 151°C, its VI zone is maintained at a temperature from 153°C to 155°C, its VII zone is maintained at a temperature of 155°C, its VIII the zone is maintained at a temperature of 155°C to 158°C and its head is maintained at a temperature of 155°C to 165°C.
Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli alifatyczny poliuretan liniowy, stosowany jako napełniacz, uzyskuje się w reakcji równomolowej ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego o masie molowej 1000 g/mol, przy czym alifatyczny poliuretan liniowy, przed homogenizacją z kwasem poli(3-hydroksymasłowym), rozdrabnia się mechanicznie, a ponadto wytłaczanie zhomogenizowanej mieszaniny prowadzi się z prędkością 310 obrotów/minutę, a poszczególne strefy wytłaczarki utrzymuje się w temperaturach takich, że jej zasobnik utrzymuje się w temperaturze od 20°C do 21°C, jej I strefę utrzymuje się w temperaturze od 125°C, jej II strefę utrzymuje się w temperaturze od 141°C do 154°C, jej III strefę utrzymuje się w temperaturze 135°C, jej IV strefę utrzymuje się w temperaturze od 135°C do 150°C, jej V strefę utrzymuje się w temperaturze od 140°C do 155°C, jej VI strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 155°C, jej VII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 155°C, jej VIII strefę utrzymuje się w temperaturze od 154°C do 160°C, zaś jej głowicę utrzymuje się w temperaturze od 162°C do 169°C.Further advantages are obtained if the aliphatic linear polyurethane, used as a filler, is obtained by reacting an equimolar amount of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol with a molar mass of 1000 g/mol, the aliphatic linear polyurethane, before homogenization with poly(3) acid. -hydroxybutyric acid), is ground mechanically, and moreover, the homogenized mixture is extruded at a speed of 310 rpm, and the individual zones of the extruder are maintained at temperatures such that its container is maintained at a temperature of 20°C to 21°C, its I zone is maintained at a temperature of 125°C, zone II thereof is maintained at a temperature of 141°C to 154°C, zone III thereof is maintained at a temperature of 135°C, zone IV thereof is maintained at a temperature of 135°C to 150 °C, its V zone is maintained at a temperature of 140°C to 155°C, its VI zone is maintained at a temperature of 154°C to 155°C, its VII zone is maintained at a temperature of 154°C to 155°C , its zone VIII is maintained at a temperature of 154°C to 160°C, and its head is maintained at a temperature of 162°C to 169°C.
Nowy kompozyt polimerowy wytworzony z kwasu poli(3-hydroksymasłowego) i alifatycznego poliuretanu liniowego, uzyskany nowym sposobem według wynalazku, jest kompozytem biodegradowalnym, a jednocześnie posiada lepsze właściwości mechaniczne, termiczne i lepsze parametry przetwórcze niż kwas poli(3-hydroksymasłowy). Sposób wytwarzania tego nowego kompozytu polimerowego jest natomiast łatwy w realizacji, przebiega przy wykorzystaniu łatwo dostępnych urządzeń i nie wymaga stosowania drogich odczynników.The new polymer composite made of poly(3-hydroxybutyric acid) and aliphatic linear polyurethane, obtained using a new method according to the invention, is a biodegradable composite and at the same time has better mechanical and thermal properties and better processing parameters than poly(3-hydroxybutyric acid). The method of producing this new polymer composite is easy to implement, uses easily available equipment and does not require the use of expensive reagents.
Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania.The subject of the invention is presented in embodiments.
Kompozyt polimerowy, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania zawiera matrycę polimerową w postaci kwasu poli(3-hydroksymasłowego) oraz napełniacz w postaci alifatycznego poliuretanu liniowego, który został uzyskany w reakcji równomolowych ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego o masie molowej 400 g/mol. Alifatyczny poliuretan liniowy stanowi 10% mas. kompozytu polimerowego.The polymer composite according to the invention, in the first embodiment, contains a polymer matrix in the form of poly(3-hydroxybutyric acid) and a filler in the form of aliphatic linear polyurethane, which was obtained by reacting equimolar amounts of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol with a molar mass of 400 g/mol Aliphatic linear polyurethane constitutes 10% by weight. polymer composite.
Kompozyt polimerowy, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym że alifatyczny poliuretan liniowy stanowi 15% mas. kompozytu polimerowego.The polymer composite according to the invention, in the second embodiment, is the same as in the first example, except that the aliphatic linear polyurethane constitutes 15% by weight. polymer composite.
Kompozyt polimerowy, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania zawiera matrycę polimerową w postaci kwasu poli(3-hydroksymaslowego) oraz napełniacz w postaci alifatycznego poliuretanu liniowego, który został uzyskany w reakcji równomolowych ilości 1,6-diizocyjanianu heksametylenu i glikolu polietylenowego o masie molowej 1000 g/mol. Alifatyczny poliuretan liniowy stanowi 10% mas. kompozytu polimerowego.The polymer composite according to the invention, in the third embodiment, contains a polymer matrix in the form of poly(3-hydroxybutyric acid) and a filler in the form of aliphatic linear polyurethane, which was obtained by reacting equimolar amounts of hexamethylene 1,6-diisocyanate and polyethylene glycol with a molar mass of 1000 g/mol Aliphatic linear polyurethane constitutes 10% by weight. polymer composite.
Kompozyt polimerowy, według wynalazku, w czwartym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie trzecim, z tym że alifatyczny poliuretan liniowy stanowi 15% mas. kompozytu polimerowego.The polymer composite according to the invention, in the fourth embodiment, is the same as in the third example, except that the aliphatic linear polyurethane constitutes 15% by weight. polymer composite.
Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji, prowadzi się tak, że w pierwszej kolejności wytwarza się alifatyczny poliuretan liniowy, przy czym w trójszyjnej kolbie okrągłodennej, zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne i termometr umieszcza się 0,25 mola glikolu polietylenowego o masie molowej 400 g/mol, 50 cm3 wysuszonego acetonu oraz 0,2 cm3 dilaurynianu dibutylocyny (IV) (DBTL). Do tego roztworu wkrapla się taką ilość 1,6-diizocyjanianu heksametylenu (HDI), aby stosunek molowy grup izocyjanianowych do hydroksylowych glikolu wynosił 1 : 1,08. Szybkość wkraplania reguluje się tak, aby utrzymać temperaturę mieszaniny reakcyjnej poniżej 20°C. Reakcję prowadzi się w atmosferze azotu i prowadzi się ją do zaniku efektu egzotermicznego, co ma miejsce po upływie co najwyżej 6 godzin. Syntezę zakańcza się na podstawie wzrostu lepkości mieszaniny reakcyjnej i oznaczenia liczby izocyjanianowej, według PN-EN 1242.2006. Następnie poliuretan przenosi się do naczynia o dużej powierzchni i usuwa się z niego aceton, uzyskując stałą masę produktu końcowego po ekspozycji w suszarce próżniowej w temperaturze 40-100°C. Następnie 4 cz. mas. tego alifatycznego poliuretanu liniowego rozpuszcza się w 1 cz. mas. wody w temperaturze pokojowej. Następnie, przez 20 minut, w temperaturze pokojowej, w mieszalniku bębnowym, 90% mas. kwasu poli(3-hydroksymasłowego) homogenizuje się z 10% mas., rozpuszczonego w wodzie, alifatycznego poliuretanu liniowego. W dalszej kolejności zhomogenizowaną mieszaninę wprowadza się do wytłaczarki i prowadzi się wytłaczanie kompozytu polimerowego z prędkością 320 obrotów/minutę. Poszczególne strefy tej wytłaczarki, podczas prowadzenia wytłaczania kompozytu, utrzymuje się w następujących temperaturach: zasobnik - temperatura od 20°C do 21°C, I strefa - temperatura od 122°C do 126°C, II strefa - temperatura od 143°C do 154°C, III strefa - temperatura 135°C, IV strefa - temperatura od 135°C do 136°C, V strefa - temperatura od 150°C do 151°C, VI strefa - temperatura od 153°C do 155°C, VII strefa - temperatura 155°C, VIII strefa - temperatura od 155°C do 158°C, zaś głowica - temperatura 155°C do 165°C.The method of producing a polymer composite according to the invention, in the first embodiment, is carried out in such a way that first of all, linear aliphatic polyurethane is produced, and 0.25 mol of polyethylene glycol weighing molar 400 g/mol, 50 cm 3 of dried acetone and 0.2 cm 3 dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL). An amount of 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) is added dropwise to this solution so that the molar ratio of isocyanate to hydroxyl groups of the glycol is 1:1.08. The rate of addition is adjusted to maintain the temperature of the reaction mixture below 20°C. The reaction is carried out in a nitrogen atmosphere until the exothermic effect disappears, which takes at most 6 hours. The synthesis is completed based on the increase in the viscosity of the reaction mixture and the determination of the isocyanate number, according to PN-EN 1242.2006. Then the polyurethane is transferred to a large surface vessel and the acetone is removed from it, obtaining a constant mass of the final product after exposure in a vacuum dryer at a temperature of 40-100°C. Then 4 parts masses of this aliphatic linear polyurethane is dissolved in 1 part. masses water at room temperature. Then, for 20 minutes, at room temperature, in a drum mixer, 90% by mass. poly(3-hydroxybutyric acid) is homogenized with 10 wt.% linear aliphatic polyurethane dissolved in water. Next, the homogenized mixture is introduced into the extruder and the polymer composite is extruded at a speed of 320 rpm. Individual zones of this extruder, during the extrusion of the composite, are maintained at the following temperatures: hopper - temperature from 20°C to 21°C, zone I - temperature from 122°C to 126°C, zone II - temperature from 143°C to 154°C, zone III - temperature 135°C, zone IV - temperature from 135°C to 136°C, zone V - temperature from 150°C to 151°C, zone VI - temperature from 153°C to 155°C , VII zone - temperature 155°C, VIII zone - temperature from 155°C to 158°C, and the head - temperature 155°C to 165°C.
Otrzymany kompozyt polimerowy posiada homogeniczną strukturę, co potwierdzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej - SEM. Ponadto charakteryzuje się on następującymi właściwościami:The obtained polymer composite has a homogeneous structure, which was confirmed using scanning electron microscopy - SEM. Moreover, it is characterized by the following properties:
- wytrzymałość na rozciąganie - 31 MPa,- tensile strength - 31 MPa,
- wydłużenie względne przy zerwaniu - 2,7%,- relative elongation at break - 2.7%,
- twardość Brinella - 81,4 N/mm2,- Brinell hardness - 81.4 N/mm 2 ,
- udarność Charpyego - 6,1 kJ/m3,- Charpy impact strength - 6.1 kJ/m 3 ,
- temperatura rozkładu - 266°C,- decomposition temperature - 266°C,
- temperatura topnienia - 160°C.- melting point - 160°C.
Czysty kwas poli(3-hdyroksymasłowy) natomiast charakteryzuje się następującymi właściwościami: - wytrzymałość na rozciąganie - 36 MPa, - wydłużenie względne przy zerwaniu - 2,4%, - twardość Brinella - 136,7 N/mm2, - udarność Charpyego - 5,6 kJ/m3, - temperatura rozkładu - 236°C,Pure poly(3-hydroxybutyric acid) is characterized by the following properties: - tensile strength - 36 MPa, - relative elongation at break - 2.4%, - Brinell hardness - 136.7 N/mm 2 , - Charpy impact strength - 5 .6 kJ/m 3 , - decomposition temperature - 236°C,
- temperatura topnienia - 160°C.- melting point - 160°C.
Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, przy czym ten alifatyczny poliuretan liniowy stosuje się w ilości 15% mas., zaś uzyskany kompozyt polimerowy charakteryzuje się następującymi właściwościami:A method for producing a polymer composite, according to the invention, in the second embodiment, as in the first example, where this aliphatic linear polyurethane is used in an amount of 15% by mass, and the obtained polymer composite is characterized by the following properties:
- wytrzymałość na rozciąganie - 25 MPa,- tensile strength - 25 MPa,
- wydłużenie względne przy zerwaniu - 2,8%,- relative elongation at break - 2.8%,
- twardość Brinella - 55,6 N/mm2,- Brinell hardness - 55.6 N/mm 2 ,
- udarność Charpyego - 8,0 kJ/m3,- Charpy impact strength - 8.0 kJ/m 3 ,
- temperatura rozkładu - 268°C,- decomposition temperature - 268°C,
- temperatura topnienia - 160°C.- melting point - 160°C.
Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji, prowadzi się tak, że w trójszyjnej kolbie okrągłodennej, zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne i termometr umieszcza się 0,25 mola glikolu polietylenowego o masie molowej 1000 g/mol, 200 cm3 wysuszonego acetonu oraz 0,4 cm3 dilaurynianu dibutylocyny (IV) (DBTL). Do tego roztworu wkrapla się taką ilość 1,6-diizocyjanianu heksametylenu (HDI), aby stosunek molowy grup izocyjanianowych do hydroksylowych glikolu wynosił 1 : 1,08. Szybkość wkraplania reguluje się tak, aby utrzymać temperaturę mieszaniny reakcyjnej poniżej 20°C. Reakcję prowadzi się w atmosferze azotu i prowadzi się ją do zaniku efektu egzotermicznego, co ma miejsce po upływie co najwyżej 6 godzin. Syntezę zakańcza się na podstawie wzrostu lepkości mieszaniny reakcyjnej i oznaczenia liczby izocyjanianowej, według PN-EN 1242.2006. Następnie poliuretan przenosi się do naczynia o dużej powierzchni i usuwa się z niego aceton, uzyskując stałą masę produktu końcowego po ekspozycji w suszarce próżniowej w temperaturze 40-100°C. Następnie alifatyczny poliuretan liniowy rozdrabnia się mechanicznie, po czym, w mieszalniku bębnowym, w temperaturze pokojowej, przez 20 minut, 90% mas. kwasu poli( 3-hydroksymasłowego) homogenizuje się z 10% mas. rozdrobnionego, alifatycznego poliuretanu liniowego. W dalszej kolejności zhomogenizowaną mieszaninę wprowadza się do wytłaczarki dwuślimakowej i prowadzi się wytłaczanie kompozytu polimerowego z prędkością 310 obrotów/minutę. Poszczególne strefy tej wytłaczarki, podczas prowadzenia wytłaczania kompozytu, utrzymuje się w następujących temperaturach: zasobnik - temperatura od 20°C do 21°C, I strefa - temperatura 125°C, II strefa - temperatura od 141°C do 154°C, III strefa - temperatura 135°C, IV strefa - temperatura od 135°C do 150°C, V strefa - temperatura od 140°C do 155°C, VI strefa - temperatura od 154°C do 155°C, VII strefa temperatura od 154°C do 155°C, VIII strefa - temperatura od 154°C do 160°C, zaś głowica - temperatura 162°C do 169°C.The method for producing a polymer composite according to the invention, in the third embodiment, is carried out in such a way that 0.25 mol of polyethylene glycol with a molar mass of 1000 g/mol and 200 cm 3 of dried acetone are placed in a three-necked round-bottom flask, equipped with a mechanical stirrer and a thermometer. and 0.4 cm 3 dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL). An amount of 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) is added dropwise to this solution so that the molar ratio of isocyanate to hydroxyl groups of the glycol is 1:1.08. The rate of addition is adjusted to maintain the temperature of the reaction mixture below 20°C. The reaction is carried out in a nitrogen atmosphere until the exothermic effect disappears, which takes at most 6 hours. The synthesis is completed based on the increase in the viscosity of the reaction mixture and the determination of the isocyanate number, according to PN-EN 1242.2006. Then the polyurethane is transferred to a large surface vessel and the acetone is removed from it, obtaining a constant mass of the final product after exposure in a vacuum dryer at a temperature of 40-100°C. Then, the aliphatic linear polyurethane is mechanically crushed, and then, in a drum mixer, at room temperature, for 20 minutes, 90% by mass. poly(3-hydroxybutyric acid) is homogenized with 10 wt%. crushed, aliphatic linear polyurethane. Next, the homogenized mixture is introduced into a twin-screw extruder and the polymer composite is extruded at a speed of 310 rpm. Individual zones of this extruder, during the extrusion of the composite, are maintained at the following temperatures: container - temperature from 20°C to 21°C, zone I - temperature 125°C, zone II - temperature from 141°C to 154°C, zone III zone - temperature 135°C, zone IV - temperature from 135°C to 150°C, zone V - temperature from 140°C to 155°C, zone VI - temperature from 154°C to 155°C, zone VII - temperature from 154°C to 155°C, zone VIII - temperature from 154°C to 160°C, and the head - temperature 162°C to 169°C.
Otrzymany kompozyt polimerowy posiada homogeniczną strukturę, co potwierdzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej - SEM. Ponadto charakteryzuje się on następującymi właściwościami:The obtained polymer composite has a homogeneous structure, which was confirmed using scanning electron microscopy - SEM. Moreover, it is characterized by the following properties:
- wytrzymałość na rozciąganie - 30 MPa,- tensile strength - 30 MPa,
- wydłużenie względne przy zerwaniu - 2,3%,- relative elongation at break - 2.3%,
- twardość Brinella - 99,9 N/mm2,- Brinell hardness - 99.9 N/mm 2 ,
- udarność Charpyego - 5,5 kJ/m3,- Charpy impact strength - 5.5 kJ/m 3 ,
- temperatura rozkładu - 269°C,- decomposition temperature - 269°C,
- temperatura topnienia - 161 °C.- melting point - 161 °C.
Sposób wytwarzania kompozytu polimerowego, według wynalazku, w czwartym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie trzecim, z tym, że alifatyczny poliuretan liniowy stosuje się w ilości 15% mas., zaś uzyskany kompozyt polimerowy charakteryzuje się następującymi właściwościami:A method for producing a polymer composite, according to the invention, in the fourth embodiment, the same as in the third example, except that linear aliphatic polyurethane is used in an amount of 15% by mass, and the obtained polymer composite is characterized by the following properties:
- wytrzymałość na rozciąganie - 27 MPa,- tensile strength - 27 MPa,
- wydłużenie względne przy zerwaniu - 2,1%,- relative elongation at break - 2.1%,
- twardość Brinella - 78,2 N/mm2,- Brinell hardness - 78.2 N/mm 2 ,
- udarność Charpyego - 5,6 kJ/m3,- Charpy impact strength - 5.6 kJ/m 3 ,
- temperatura rozkładu - 245°C,- decomposition temperature - 245°C,
- temperatura topnienia - 160°C.- melting point - 160°C.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435125A PL244620B1 (en) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Polymer composite and method of producing polymer composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435125A PL244620B1 (en) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Polymer composite and method of producing polymer composite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL435125A1 PL435125A1 (en) | 2022-02-28 |
| PL244620B1 true PL244620B1 (en) | 2024-02-19 |
Family
ID=80492633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL435125A PL244620B1 (en) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Polymer composite and method of producing polymer composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244620B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442444A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-08 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza | Polymer biocomposite based on poly(3-hydroxybutyric acid), method of producing this biocomposite and its application |
| PL442901A1 (en) * | 2022-11-22 | 2024-05-27 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza | Polymer blend based on poly(3-hydroxybutyric acid), method of producing the polymer blend and its application |
-
2020
- 2020-08-27 PL PL435125A patent/PL244620B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL435125A1 (en) | 2022-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114075376B (en) | Toughened degradable polyglycolic acid composition, toughened degradable polyglycolic acid material, and preparation method and application thereof | |
| US6235816B1 (en) | Compositions and methods for manufacturing thermoplastic starch blends | |
| US6235815B1 (en) | Biodegradable polymeric mixtures based on thermoplastic starch | |
| DE69913074T2 (en) | Biodegradable polyester / polyester carbonate blend | |
| JP3696160B2 (en) | Thermoplastic polyurethane | |
| RU2762161C2 (en) | Biodegradable polymer mixture and its production method | |
| US20090131601A1 (en) | Biodegradable polyester resin composition, method for producing same, and molded body obtained by molding such composition | |
| JP2004537621A (en) | Thermoplastic polyurethane | |
| PL244620B1 (en) | Polymer composite and method of producing polymer composite | |
| Phetwarotai et al. | Toughening and thermal characteristics of plasticized polylactide and poly (butylene adipate-co-terephthalate) blend films: Influence of compatibilization | |
| JP2009527593A (en) | Environmentally degradable polymer blend and method for obtaining an environmentally degradable polymer blend | |
| JP4200340B2 (en) | Resin composition and molded body | |
| CN113968954B (en) | Degradable thermoplastic polyurethane elastomer and preparation method and application thereof | |
| JPH01299813A (en) | Composition | |
| JPH0379612A (en) | Manufacture of bifurcated copolyester | |
| CN110799572A (en) | Foamable thermoplastic polyester copolymers | |
| JP5461755B2 (en) | Polylactic acid | |
| KR100758221B1 (en) | Biodegradable resin composition, method of the same and product of the same | |
| EP4032954B1 (en) | Biopolymer composition, preparation method for same and bioplastic using same | |
| JP2004359840A (en) | Resin composition, its molded product and disperse aid | |
| Zarzyka et al. | Thermally stable biopolymer composites based on poly (3-hydroxybutyrate) modified with linear aliphatic polyurethanes-preparation and properties. | |
| JP4953597B2 (en) | Polybutylene succinate resin composition, process for producing the same, and molded article comprising the same | |
| KR101407691B1 (en) | Bioplastic composition and method for preparing the same | |
| KR19990074231A (en) | A method for preparing thermoplastic starch having excellent reactivity, a resin composition and a composite material containing the same. | |
| KR20190072296A (en) | Method for preparing biodegradable polymer composition |