Příprava polymerních směsí s kontrolovanou dobou životnosti a testování jejich biorozložitelnosti

Abstract

Diplomová práce se zabývala možnostmi přípravy polymerních materiálů na bázi kyseliny polymléčné (PLA) s kontrolovanou dobou životnosti a následným sledováním rychlosti rozkladu v abiotickém a biotickém prostředí. Určité doby životnosti materiálu může být dosaženo aditivem na bázi karbodiimidu, které přednostně reaguje s molekuly vody pronikající do polymeru, čímž zabraňuje hydrolytickému štěpení esterových vazeb v PLA. V rámci práce byly připraveny fólie ze směsí PLA a zmíněného aditiva o různých koncentracích, charakterizovány jejich fyzikální a mechanické vlastnosti a následně sledován průběh a mechanismus abiotické hydrolýzy a biodegradace v prostředí kompostu. V průběhu abiotické degradace byl také zkoumán mechanismus stabilizace PLA. Identické materiály bez aditiva byly použity jako referenční materiál. Tepelné vlastnosti a krystalinita připravených materiálů před a během hydrolýzy stejně tak jako změna molekulových hmotností byly sledovány pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) a gelové permeační chromatografie (GPC), respektive. Mechanismus stabilizace byl sledován a vyhodnocen pomocí infračervené spektrometrie (FTIR - ATR). Získané výsledky ukazují, že přídavek antihydrolyzačního aditiva na bázi karbodiimidu k PLA významně zpomalil rozklad PLA ve všech testovaných degradačních procesech. Konkrétně byl zaznamenán velmi silný stabilizační účinek ve směsi s nejvyšší koncentrací karbodiimidu (2 hm. %), která zcela potlačila hydrolýzu po dobu 119 dní. Naproti tomu u čistého nestabilizovaného PLA byl počátek degradace zřejmý už po 7 dnech od začátku experimentu a po 112 dnech experimentu dosáhl téměř 70 %. Stejných stabilizačních účinků bylo dosaženo v případě biodegradace v prostředí kompostu. Stabilizační účinek se projevil také na zachování mechanických vlastností jako je pevnost v tahu. Měření FTIR spekter během hydrolýzy prokázalo stabilizační efekt karbodiimidu, kdy s reakcí s vodou dochází k tvorbě amidových skupin.