Mechanismy a kinetika reakcí poly(3-hydroxybutyrátu)
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato práce se zabývá reakcemi bakteriálního biopolymeru poly(3-hydroxybutyrátu) s vybranými reaktivními činidly v tavenině. Využity byly sloučeniny různých funkčních skupin; isokyanáty, karbodiimidy, alkoholy a epoxidy; a funkcionality; od dvou po polyfunkční. Cílem je charakterizovat kinetiku termické degradace tohoto polymeru během zpracování samotného a s přídavkem výše uvedených činidel v různých množstvích. Za tímto účelem bylo provedeno reologické měření sestávající ze čtyř po sobě jdoucích frekvenčních testů v rozsahu 0,1–50 Hz a ze získaných dat byl vyhodnocen parametr kvantifikující rychlost poklesu viskozity. Tento kinetický parametr umožnil porovnání účinků jednotlivých činidel. Dále byly připraveny reaktivní vzorky hnětením, při němž byl zaznamenán a diskutován kroutící moment, a také v roztocích, u kterých byla měřena viskozita. U takto připravených vzorků byly studovány tepelné vlastnosti, molekulová hmotnost a infračervená spektra. Z testovaných aditiv vykázaly nejlepší celkové výsledky v provedených experimentech polymerní karbodiimid Raschig 9000, hexamethylen diisokyanát, poly(glycidyl methakrylát) syntetizovaný pro účely této práce a poly(hexamethylen diisokyanát). Pozoruhodné je, že vzorek se 100násobným molárním přebytkem Raschigu měl o 20–30 % nižší rychlost poklesu viskozity v oblasti frekvence 0,1–5 Hz. Kromě toho byl proveden test enzymatické biologické rozložitelnosti s lipázou a v abiotických podmínkách. Nejvyšší rychlost poklesu molekulové hmotnosti vykazoval poly(3-hydroxybutyrát) aditivovaný poly(glycidylmethakrylátem).
This thesis deals with melt reactions of bacterial biopolymer poly(3-hydroxybutyrate) with selected reactive agents. Compounds of different functional groups; isocyanates, carbodiimides, alcohols and epoxides; and functionalities; from two to polyfunctional; were exploited. The aim is to characterize the kinetics of the polymer's thermal degradation during processing with and without the addition of aforementioned reagents in different dosages. For that, rheological measurement consisting of four subsequent frequency sweeps covering a range of 0.1–50 Hz was carried out and obtained data were evaluated to gain a viscosity loss rate. This kinetic parameter enabled the comparison of the effects of individual reagents. Moreover, reactive samples were prepared by kneading, where melt torque was recorded and discussed, and also by solution method, where solution viscosity was measured. The thermal properties, molecular weight and infrared spectra of such prepared samples were studied. Among the tested additives, polymeric carbodiimide Raschig 9000, hexamethylene diisocyanate, poly(glycidyl methacrylate) synthetized for the purpose of this work, and poly(hexamethylene diisocyanate) showed the best overall results in performed experiments. Notably, the sample with a 100-fold molar overdose of Raschig had a 20–30% lower value of the viscosity loss factor than the reference in the frequency region 0.1–5 Hz. In addition, an enzymatic biodegradability test with lipase and in abiotic conditions was carried out. Poly(3-hydroxybutyrate) additivated with poly(glycidyl methacrylate) showed the highest rate of molecular weight decrease.
This thesis deals with melt reactions of bacterial biopolymer poly(3-hydroxybutyrate) with selected reactive agents. Compounds of different functional groups; isocyanates, carbodiimides, alcohols and epoxides; and functionalities; from two to polyfunctional; were exploited. The aim is to characterize the kinetics of the polymer's thermal degradation during processing with and without the addition of aforementioned reagents in different dosages. For that, rheological measurement consisting of four subsequent frequency sweeps covering a range of 0.1–50 Hz was carried out and obtained data were evaluated to gain a viscosity loss rate. This kinetic parameter enabled the comparison of the effects of individual reagents. Moreover, reactive samples were prepared by kneading, where melt torque was recorded and discussed, and also by solution method, where solution viscosity was measured. The thermal properties, molecular weight and infrared spectra of such prepared samples were studied. Among the tested additives, polymeric carbodiimide Raschig 9000, hexamethylene diisocyanate, poly(glycidyl methacrylate) synthetized for the purpose of this work, and poly(hexamethylene diisocyanate) showed the best overall results in performed experiments. Notably, the sample with a 100-fold molar overdose of Raschig had a 20–30% lower value of the viscosity loss factor than the reference in the frequency region 0.1–5 Hz. In addition, an enzymatic biodegradability test with lipase and in abiotic conditions was carried out. Poly(3-hydroxybutyrate) additivated with poly(glycidyl methacrylate) showed the highest rate of molecular weight decrease.
Description
Keywords
Citation
MELČOVÁ, V. Mechanismy a kinetika reakcí poly(3-hydroxybutyrátu) [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Chemie makromolekulárních materiálů
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Sedláček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Dušan Bakoš, DrSc. (člen)
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Kučerík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Daniela Plachá, Ph.D. (člen)
RNDr. Jaroslav Kučera, CSc. (člen)
Date of acceptance
2022-11-29
Defence
Předseda komise představil doktorandku. Ing. Veronika Melčová byla v letech 2018 - 2022 spoluautorkou řady publikací, ve 2 případech je uvedena jako první autorka. Ve své powerpointové prezentaci představila doktorandka podstatné výsledky své disertační práce. Byly přečteny oponentské posudky, oba kladné a doporučovaly práci k obhajobě. Doktorandka uspokojivě odpověděla na všechny otázky oponentů i členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení