Verarbeitung und Charakterisierung von Polyamid 6-Polyhydroxybutyrat-Blends
Description:... Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Verarbeitungsbereiche von Polyhydroxybutyrat (PHB) und Polyamid 6 (PA 6) ist die gemeinsame Verarbeitung der beiden Polymere eine verfahrenstechnische Herausforderung. Um die Verträglichkeit und Prozessfähigkeit der PA 6-PHB-Blends beurteilen zu können, wurde somit zunächst ein geeigneter Aufbereitungsprozess auf einem Doppelschneckenextruder entwickelt. Zudem erfolgte die Herstellung von maleierten PHB (C) als Verträglichkeitsvermittler. An zwei- und dreikomponentigen Blends konnte gezeigt werden, dass die Herstellung der Blends möglich ist, diese jedoch zu ausgeprägter Koaleszenz neigen. Die C-Typen bewirken zwar teilweise eine Verfeinerung der Morphologie, vermeiden die Koaleszenz jedoch nicht effektiv. Durch rasterkraftmikroskopische Aufnahmen und mechanische Untersuchungen kann allerdings eine begrenzte Kompatibilisierwirkung nachgewiesen werden. Zudem wird deutlich, dass ein synergistischer Versteifungseffekt zu erhöhten Zugmoduln der Blends führt. Hierdurch werden im spritztrockenen Zustand bis zu 131% des reinen PA 6-Wertes und nach der Konditionierung 151% erreicht. Mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie konnte der Effekt auf die Erhöhung der Kristallinität zurückgeführt werden.
Due to the significantly different processing ranges of polyhydroxybutyrate (PHB) and polyamide 6 (PA 6), the combined processing of the two polymers is a process engineering challenge. In order to assess the compatibility and processability of the PA 6-PHB blends, a suitable compounding process was therefore first developed on a twin-screw extruder. In addition, the production of maleated PHB (C) as a compatibilizer was carried out. It could be shown on two- and three-component blends that it is possible to produce the blends, but that they tend to have a pronounced coalescence. Although the C-types partially refine the morphology, they do not effectively prevent coalescence. However, a limited compatibility effect can be demonstrated by atomic force microscopic images and mechanical examinations. Furthermore, a synergistic stiffening effect leads to increased tensile moduli of the blends. This results in up to 131% of the pure PA 6 value in the dry-as-mould state and 151% after conditioning. Using dynamic differential calorimetry and Fourier transform infrared spectroscopy, the effect could be attributed to the increase in crystallinity.
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