hrvatski

Mehanizam i kinetika izotermne razgradnje PHB/OMMT nanokompozita

Kinetički parametri procesa izotermne termogravimetrijske (TG) razgradnje polimernih materijala (aktivacijska energija E, predeksponencijalni faktor A) mogu se pouzdano izračunati samo bez pretpostavljanja kinetičkog modela, g(a) i to na osnovi nekoliko eksperimentalnih TG krivulja. Budući je određivanje tih kinetičkih parametara međusobno povezano, bitno je započeti kinetičku analizu određivanjem jednog parametra s visokom točnošću, a to je E. U tu svrhu primjenjuje se integralna izokonverzijska metoda, koja za određivanje E ne zahtijeva pretpostavljanje g(a). Međutim, ta metoda ne daje informacije o stvarnom g(a) kao ni o A. Za određivanje g(a), a posljedično i A, koriste se tzv. izvorne krivulje (e. master plots) [1]. Usporedbom eksperimentalnih izvornih krivulja s teorijskim i empirijski određenim izvornim krivuljama i primjenom određenih kriterija točnosti može se odrediti stvarni g(a) procesa. Iz nagiba pravca g(a) nasuprot t odrede se konstante brzine reakcije, k, za svaku izotermu. Crtanjem ovisnosti -ln k nasuprot 1/T dobije se pravac čiji je odsječak na ordinati ln A. Istovremeno, ovako se provjerava točnost određivanja g(a), budući se iz nagiba pravca -ln k nasuprot 1/T dobije vrijednost E koja se u slučaju ispravno određenog g(a) mora podudarati s vrijednošću E dobivenom integralnom izokonverzijskom metodom. Metodom interkalacije iz otopine pripremljeni su polimerni nanokompoziti poli(3-hidroksibutirata) (PHB) s organski modificiranim montmorilonitom, Cloisite 30B (OMMT) sastava PHB/OMMT 100/0, 100/1, 100/3, 100/5, 100/7 i 100/1. Uzorci su razgrađivani 120 minuta pri 230, 235, 240 i 245º C u struji dušika (30 cm3/min). Primjenom integralne izokonverzijske metode određena je E procesa. U cilju određivanja mehanizma procesa testirani su teorijski g(a) koji odgovaraju najčešćim mehanizmima reakcija u krutom stanju [2]. Ispitana je i mogućnost primjene empirijskih g(a) razvijenih za dinamičke uvjete u izotermnim uvjetima. Rezultati pokazuju da su empirijski g(a) razvijeni za dinamičke uvjete slični teorijskom Avrami-Erofeevom kinetičkom modelu (n=4) te da vrlo dobro opisuju izotermni eksperiment, što ukazuje na nepromijenjen mehanizam razgradnje PHB/OMMT pri izotermnim i dinamičkim uvjetima. Nadalje, izračunate su i vrijednosti A.

kinetička analiza; organski modificirani montmorilonit; poli(3-hidroksibutirat); polimerni nanokompozit

nije evidentirano