A határfelületi kölcsönhatások jellemzése politejsav/kalcium-szulfát kompozitokban MOLNÁR KINGA * okleveles vegyészmérnök DR. MÓCZÓ JÁNOS *,** tudományos munkatárs DR. PUKÁNSZKY BÉLA *,** tanszékvezetõ egyetemi tanár Szerkezetvizsgálat 1. ábra. A politejsav világpiaci felhasználása 1. Bevezetés Hazánkban a mûanyagok közel 40%-át a csomagolóipar használja fel [1]. A csomagolóanyagok a termék megvásárlását követõen szinte azonnal hulladékká válnak, terhelik a környezetet és kezelésük óriási összegekbe kerül. Mára egyre fontosabbá vált a környezetvédelem, a környezettudatosság, így számos kutatómunka témája a csomagolóanyag-hulladék csökkentése. A biológiailag lebomló mûanyagok ellenõrzött körülmények között már 6 8 hónap alatt teljes mértékben lebomlanak monomerjeikre, melyeket egyszerû biológiai szervezetek (baktériumok, gombák) képesek elfogyasztani és szén-dioxiddá, illetve vízzé alakítani. Ezáltal a biodegradálható mûanyagok nem képeznek hulladékot a természetben, az ilyen polimerbõl készült társított rendszereket zöld kompozitoknak nevezik [2]. A biodegradálható polimerek közül leginkább a cellulóz-észterek, a poli(hidroxi-alkanoát)ok, a poliészterek és a keményítõ alapú polimerek a legelterjedtebbek. Ezek közül is a politejsav (PLA) áll az érdeklõdés középpontjában. Kitûnõ tulajdonságai vannak: viszonylag nagy a merevsége, jók a szálképzõ tulajdonságai, valamint orvos-biológiai felhasználásra is alkalmas, hiszen az élõ szervezetekkel kompatibilis [3, 4]. További elõnye, hogy a hagyományos hõre lágyuló mûanyag technológiákkal feldolgozható, így extrudálható, fröccsönthetõ. A politejsav felhasználása az elmúlt években töretlenül nõtt, és a jövõben is hasonló növekedésre számíthatunk. A PLA 70%-át csomagolásra, 23%-át rostként, 7%-át pedig egyéb területen alkalmazzák (1. ábra) [5]. A politejsav, mint hõre lágyuló alapanyag elterjedését ma még viszonylag magas ára korlátozza. Fõként fermentációs eljárással állítják elõ [6]. A haszonnövényekbõl keményítõt vonnak ki, amit savas hidrolízissel szénhidráttá alakítanak. A rendszerhez tejsavbaktériumokat adnak, melyek természetes anyagcseréjük részeként tejsavat állítanak elõ. A fermentléhez kalcium-hidroxidot adagolva kinyerhetõ a képzõdõ kalcium-laktát, ami kénsavas kezeléssel tejsavvá alakítható. Gyûrûfelnyitásos polimerizációs reakcióval, viszonylag enyhe körülmények között nagy polimerizációs fokú politejsav állítható elõ [7]. Az eljárás során nagy mennyiségben képzõdik kalcium-szulfát (CaSO 4 ) melléktermék. A PLA ára csökkenthetõ és a tulajdonságai is módosíthatók a kalcium-szulfáttal történõ kompaundálással. A felhasználás szempontjából optimális tulajdonságokkal (pl. megfelelõ hõalaktartósággal, merevséggel, feldolgozhatósággal) rendelkezõ társított rendszer elõállítása nem könnyû, mert a kompozitok többkomponensû, heterogén rendszerek. Négy fontos tényezõ együttesen alakítja ki a rendszer tulajdonságait, nevezetesen a komponensek jellemzõi, az összetétel, a szerkezet és a határfelületi kölcsönhatások [8]. A töltõanyagként alkalmazott kalcium-szulfátnak nagy a felületi szabad energiája, jelentõsen meghaladja a politejsav felületi feszültségét. Ha a töltõanyag szemcsemérete kicsi és fajlagos felülete nagy, a szemcsék a polimer mátrixban valószínûleg aggregátumokat képeznek. A kompozit terhelése során az aggregátumok már kis erõk hatására is szétesnek, repedést indukálnak, így az *Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék **Magyar Tudományos Akadémia Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 2008. 45. évfolyam, 12. szám 469
anyag töréssel szembeni ellenállása romlik. Különösen jellemzõ ez a viselkedés dinamikus terheléskor, az aggregálódott szemcsék szétesnek, a rendszer ütésállósága erõteljesen csökken. A töltõanyag felületkezelésének célja a töltõanyag felületi szabad energiájának, valamint a reverzibilis adhéziós munkának a csökkentése. Ezáltal csökken a részecske-részecske kölcsönhatás, hiszen így elkerülhetõ a kis szemcsék aggregációja, homogénebb eloszlás, egyenletesebb szerkezet valósítható meg [9]. Szervetlen töltõanyagok kezelésére többnyire nemreaktív felületkezelõ szereket, fõként a 16 20 szénatom számú zsírsavakat és azok sóit alkalmazzák [10]. Poláris csoportjukkal megkötõdnek a töltõanyag felületén, csökkentik annak felületi feszültségét, a polimerrel pedig hosszú apoláris láncuk lép gyenge diszperziós kölcsönhatásba. Egyúttal viszont a szemcse-szemcse kölcsönhatás mellett csökken a szemcse-mátrix kölcsönhatás is, ami a mechanikai tulajdonságok megváltozásához vezet: a szakítószilárdság és a folyási feszültség csökken, a deformálhatóság pedig nõ. A mûanyagokban leggyakrabban kalcium-karbonátot használnak töltõanyagként, melynek felületet sztearinsavval kezelik, mivel a kalcium ion és a sztearinsav karboxil csoportja között specifikus ionos kölcsönhatás lép fel. Ezért joggal feltételezhetõ, hogy hasonló kölcsönhatás CaSO 4 esetén is kialakul, ezért sztearinsavas felületkezelést alkalmaztunk [9]. 2. Kísérleti rész 2.1. Keverékkészítés A politejsav a többi poliészterhez hasonlóan hidrolízisre érzékeny, nedvesség hatására a láncok degradálódnak, a molekulatömeg csökken és a mechanikai tulajdonságok is romlanak [11], így feldolgozása elképzelhetetlen elõzetes szárítás nélkül. A polimert a feldolgozás elõtt minden esetben szárítottuk (110 C, 4 óra, vákuum). A kiszárított granulátumból és a kezeletlen, illetve felületkezelt CaSO 4 töltõanyagból különbözõ összetételû kompozitokat készítettünk 0 30 V/V% tartományban. Emellett a kiszárított politejsavból 0,5 2 m/m% sztearinsav tartalmú keverékeket is elõállítottunk. A komponenseket HAAKE Rheocord EU 10V meghajtó egységhez kapcsolt BRABENDER W50EH típusú gyúrókamrában homogenizáltuk (190 C, 50 l/perc, 10 perc). A keverékekbõl FONTIJNE SRA 100 laboratóriumi présen 1 mm vastag lapokat préseltünk (190 C, 170 kn), melyekbõl szabványos próbatesteket vágtunk ki a mechanikai vizsgálatokhoz. 2.2. Felületkezelés A töltõanyagokat sztearinsavval felületkezeltük. A kalcium-szulfátot HAAKE Rheocord EU 10V meghajtó egységhez kapcsolt HAAKE Rheomix 600 berendezésben (120 C-on, 10 perc) sztearinsavval homogenizáltuk, melynek során 0,1 5 g/100 g CaSO 4 koncentrációjú keverékeket készítettünk. 2.3. IGC mintaelõkészítés Az inverz gázkromatográfiás méréshez a kezelt, illetve a kezeletlen CaSO 4 töltõanyagokat elõzetesen aggregáltattuk. A töltõanyagok 30 grammjához kb. 15 ml metanolt adagoltunk, majd alapos homogenizálás után az így kapott szuszpenziókat szárítószekrényben súlyállandóságig szárítottuk (80 C, 3 nap). A kiszárított mintákat összetörtük és szitáltuk. Az inverz gázkromatográfiás kolonna töltésére a 400 800 µm-es frakciót használtuk. 2.4. Szeletelés A polarizációs optikai mikroszkóp felvételekhez az egyes mintákból REICHERT-JUNG Polycut típusú mikrotommal 10 µm-es szeleteket vágtunk ki. 2.5. Vizsgálati módszerek 2.5.1. Szemcseméret analízis A töltõanyagok szemcseméret-eloszlását Sirocco 2000 poradagoló rendszerrel ellátott MALVERN Mastersizer 2000 lézerdiffrakciós berendezéssel határoztuk meg. 2.5.2. Fajlagos felület meghatározása A méréshez Autosorb1 (QANTACHROME, USA) típusú készüléket alkalmaztunk. A mintákat 24 órán át vákuumban tartottuk (10 5 Hgmm), hogy a töltõanyagok felületén megkötõdött gázokat teljes mértékben eltávolítsuk. 2.5.3. Termikus analízis A kezeletlen és a sztearinsavval kezelt töltõanyagok termikus jellemzõit METTLER Toledo gyártmányú DSC berendezésen határoztuk meg (oxigén atmoszféra, 10 C/perc, 20 450 C). A politejsavat és a kompozitokat PERKIN-ELMER Model DSC-7 berendezéssel vizsgáltuk (nitrogén atmoszféra, 1 percig 10 C-on tartás, felfûtés 10 C-ról +200 C-ra 10 C/perccel, 5 percig 200 C-on tartás, hûtés 10 C-ig 10 C/perccel, 1 percig 10 C-on tartás, majd ismételt fûtés). 2.5.4. Inverz gázkromatográfia A töltõanyag felületi feszültségének diszperziós komponensét (γ d S ) normál paraffinok retenciós idejének mérésével határoztuk meg [12]. A töltõanyaggal megtöltöttük a kromatográfiás oszlopot, majd a méréshez használt szénhidrogén oldószerek gõzterébõl 1 40 µl gõzt injektáltunk a vivõgáz áramába (100 C). Az egyes alkánok 470 2008. 45. évfolyam, 12. szám
retenciós idejének és a vivõgáz áramlási sebességének ismeretében a CaSO 4 felületi feszültsége kiszámítható. A mérések elõtt az oszlopot kifûtöttük (140 C, 16 óra). 2.5.5. Mechanikai vizsgálat A kompozitok mechanikai jellemzõit INSTRON 5566 típusú univerzális mechanikai vizsgáló berendezésen határoztuk meg (befogási hossz 80 mm, sebesség a modulusz mérése alatt 0,5 mm/perc, majd a szakadásig 5 mm/perc). 2.5.6. Mikroszkópos felvételek A töltõanyag szemcseszerkezetének jellemzésére pásztázó elektronmikroszkópiás felvételeket készítettünk JEOL 6380 típusú berendezésen. A kezeletlen, illetve a felületkezelt CaSO 4 -ot tartalmazó kompozitok stuktúráját szintén megvizsgáltuk. SEM felvételt készítettünk folyékony nitrogénben lefagyasztott, majd eltört, illetve a mechanikai vizsgálatok során elszakított minták felületérõl. Az aggregáció mértékének meghatározására LEICA DFC 320 mikroszkóppal polarizációs optikai felvételeket készítettünk a kompozitok 10 µm vastag szeleteirõl (200 C-ra melegítés, 5 C/perc sebességgel szobahõmérsékletre hûtés). 3. Eredmények értékelése 3.1. A szerkezet jellemzése A CaSO 4 töltõanyag felületérõl készült pásztázó elektronmikroszkópos felvételt a 2. ábra mutatja, mely szerint a töltõanyag a kis szemcsék mellett nagyobb méretûeket is tartalmaz. A szemcseméret-eloszlás vizsgálat eredménye alapján a CaSO 4 átlagos átmérõje 4,43 µm (3. ábra). A szemcsék átmérõje többnyire 4 5 µm között van, viszont nagyobb frakciók is jelen vannak a rendszerben, ezek 2. ábra. A töltõanyag SEM felvétele 3. ábra. A CaSO 4 szemcseméret-gyakoriság görbéje 1. táblázat. A 100 µm 2 -nél nagyobb szemcsék összterülete Összetétel Terület, µm 2 PLA/10% CaSO 4 2484,90 PLA/10% kezelt CaSO 4 539,33 PLA/30% CaSO 4 2138,39 PLA/30% kezelt CaSO 4 2189,98 többségét nem aggregátumok, hanem valóban nagyobb szemcsék alkotják. Korábban említettük, hogy a töltõanyagszemcsék aggregációja nagymértékben csökkenti a kompozit törési ellenállását és ütésállóságát. Polarizációs optikai mikroszkópos felvételekkel meghatároztuk a töltõanyag aggregációjának mértékét. Kiszámítottuk, hogy a mintákban mennyi a 100 µm 2 -nél nagyobb szemcsék összterülete, ugyanis a szemcseméret-eloszlás eredményei alapján ilyen nagy mérettartományba tartozó egyedi szemcsék nincsenek a rendszerben. Az 1. táblázat eredményei és a felvételek alapján megállapítható, hogy az alkalmazott töltõanyag kevéssé hajlamos az aggregációra, magas töltõanyag-tartalom esetén nincs jelentõs különbség a kezeletlen CaSO 4 tartalmú minták aggregációs hajlamában. A felületkezelés hatására a 10%-os mintában az aggregátumok mennyisége jelentõsen csökkent, viszont a 30%-os mintánál nem tapasztaltunk hasonlót. 3.2. A kölcsönhatások módosítása Bár a komponensek jellemzõi és az összetétel ismerete fontos, viszont az ezeken túli kölcsönhatásokat és a szerkezetet sem lehet figyelmen kívül hagyni. A határfázisban kialakult kölcsönhatások, így a társított rendszer szerkezete is módosítható a töltõanyag felületkezelésé- 2008. 45. évfolyam, 12. szám 471
vel. A töltõanyag felületi energiája a felületkezeléssel csökken. Az optimális felületkezelõ szer mennyiség ismerete tehát nagyon fontos, mert a szükségesnél kevesebb nem idézi elõ a kívánt hatást, a túlságosan sok pedig feldolgozási nehézségeket, a mechanikai tulajdonságok romlását okozhatja [13]. Az optimális sztearinsav mennyiség meghatározására ezért több módszert is alkalmaztunk. Inverz gázkromatográfiás vizsgálattal meghatároztuk a felületi feszültség diszperziós komponensét (γ S d ) különbözõ mennyiségû sztearinsavval kezelt CaSO 4 kompozitokon (4. ábra). A várakozásoknak megfelelõen a kezeletlen mintának volt a legnagyobb felületi energiája, 107 mj/m 2. Ez a leggyakrabban alkalmazott töltõanyag (CaCO 3 ) felületi energiájának majdnem kétszerese. A felületkezeléssel az volt a célunk, hogy csökkentsük a töltõanyag felületi energiáját, így mérsékeljük a kompozitban az aggregáció mértékét. Növekvõ kezelõszer hatására a felületi feszültség valóban jelentõsen csökkent. Nagyobb mennyiségû kezelõszerrel a felületi feszültség ismét nõtt, a felület teljes monomolekuláris bevonása kb. 1 1,5 g/100 g töltõanyag koncentrációnál valósult meg. A felületkezelt töltõanyagok DSC felvételeit az 5. ábrán mutatjuk be 0 5 g sztearinsav/100 g kalciumszulfát minták esetén. 200 C körüli hõmérsékleten váll jelentkezik a nagyobb mennyiségû felületkezelõ szerrel kezelt mintáknál, ami a szabad sztearinsav oxidációjához rendelhetõ. Új endoterm csúcs jelent meg az 1,5 g sztearinsav/100 g töltõanyag mérésekor kb. 70 C-on (sárga görbe), ez kétségkívül a sztearinsav olvadási csúcsa. Ennél a kezelõszer mennyiségnél a rendszerben szabad sztearinsav is megjelent, az olvadáshõ értéke további sztearinsav tartalom növelésével nagymértékben nõtt. 5. ábra. A különbözõ mennyiségû sztearinsavval kezelt CaSO 4 DSC görbéi Az IGC és a DSC vizsgálat azonos eredményt hozott. Az alkalmazott CaSO 4 esetén az optimális sztearinsav mennyiség 1,5 g/100 g töltõanyag. A továbbiakban ezzel a sztearinsav tartalommal kezelt kalcium-szulfátot kompaundáltunk politejsavval. 3.3. A kölcsönhatások és tulajdonságok kapcsolata A töltõanyag felületkezelésével a szemcse-szemcse, valamint a szemcse-polimer kölcsönhatások is csökkentek, ennek hatására a kompozitok mechanikai tulajdonságai módosultak. A kezelt és a kezeletlen töltõanyagok hozzáadásával a minták merevsége jelentõsen nõtt (6. ábra). Nagyobb mértékben növekedett a felületkezelt töltõanyagot tartalmazó kompozitok rugalmassági modulusza, ami azzal magyarázható, hogy a sztearinsavas 4. ábra. Sztearinsavval kezelt CaSO 4 és a CaCO 3 töltõanyag IGC görbéje 6. ábra. A PLA/CaSO 4 kompozitok moduluszának összetételfüggése 472 2008. 45. évfolyam, 12. szám
9. ábra. A szakított PLA/25% CaSO 4 -StAc minta SEM felvétele 7. ábra. A PLA/CaSO 4 kompozitok folyási feszültségének öszszetételfüggése kezelés hatására a mintákban valószínûleg homogénebb a töltõanyag-eloszlás, egyenletesebb a szerkezet. A kezelt töltõanyagot tartalmazó kompozitokban a felületkezelõ szer valószínûleg kölcsönhatásba lépett a politejsavval, így a teljes töltõanyag koncentráció-tartományban ezek a minták nyújtás hatására megfolytak. A folyási feszültség a töltõanyag mennyiségével csökkent. Ezzel szemben a kezeletlen töltõanyagot tartalmazó minták vizsgálatakor csak az 5%-os minta esetén tapasztaltunk folyást (7. ábra). A kompozitok szakítószilárdsága, a várakozásoknak megfelelõen, a töltõanyag mennyiségével csökkent (8. ábra). A felületkezelt kalcium-szulfátot tartalmazó kompozitok szilárdsága minden esetben elmaradt a kezeletlen töltõanyagot tartalmazó mintákétól, mivel a felület bevonásával valóban csökkent a töltõanyag felületi feszültsége, így a polimer-szemcse kölcsönhatás is. Ezeknél a mintáknál a határfelületek kisebb igénybevételkor váltak el egymástól. A szakított felületekrõl készült pásztázó elektronmikroszkópos felvételeken (9. ábra) jól látható, hogy mind a nagyobb, mind pedig a kisebb szemcsék körül üreg alakult ki. A határfelületek elválása a jellemzõ mikromechanikai deformációs mechanizmus. Emellett a politejsav plasztikus deformációja is megfigyelhetõ. A szakadási nyúlás a töltõanyag adagolásával csökkent (10. ábra). Bár a mérési eredmények szórása nagy, a kezelt töltõanyagot tartalmazó PLA kompozitok szakadási nyúlása nagyobb, mint a kezeletlen CaSO 4 tartalmú kompozitoké. Ezekben ugyanis a mintákban terheléskor nagyobb mérvû plasztikus deformáció következett be. A 8. ábra. A PLA/CaSO 4 kompozitok szakítószilárdságának öszszetételfüggése 10. ábra. A PLA/CaSO 4 kompozitok szakadási nyúlásának összetételfüggése 2008. 45. évfolyam, 12. szám 473
12. ábra. Az olvadáshõ a töltõanyag-tartalom függvényében sztearinsav hatására a politejsav plasztikus deformációra való hajlama megváltozott. A PLA/CaSO 4, illetve a PLA/kezelt CaSO 4 minták DSC vizsgálata során mért értékek szórása viszonylag nagy. A minta 5 mg-os darabját vizsgáljuk, így elképzelhetõ, hogy egyes minták esetén ezekben a kis szeletekben nem volt megfelelõ a homogenitás, esetleg a minta szennyezett volt. Ennek ismeretében már most elõre jelezzük, hogy a DSC vizsgálatokból származó értékekre illesztett görbék a töltõanyag gócképzõ hatását feltételezik. További vizsgálatokra van szükség. A töltõanyag mennyiségének növekedésével a hidegkristályosodás alacsonyabb hõmérsékleten következett be (11. ábra). A polimer láncok mozgékonysága nagyobb volt, már alacsonyabb hõmérsékleten rendezett szerkezetet alkottak. DUBOIS és társai is hasonló összefüggést állapítottak meg a hidegkristályosodás hõmérséklete és a politejsav CaSO 4 tartalma között [14]. Érdekes, hogy a kezeletlen, valamint a kezelt CaSO 4 -ot tartalmazó PLA kompozitok hidegkristályosodási hõmérséklete között nem volt szignifikáns különbség. Az olvadási hõ arányos a minta kristályossági fokával, valamint az olvadási profil jellemzi az anyag termikus elõéletét. A PLA/CaSO 4 kompozitokban a töltõanyag mennyiségével az olvadáshoz szükséges entalpia nõtt, majd egy adott értékhez tartott, azaz telítési görbe illeszthetõ a mért értékekre (12. ábra). Az olvadási hõ növekedése és a hidegkristályosodási hõmérséklet csökkenése alapján a vizsgált rendszerben a töltõanyagnak gócképzõ hatása van. A hidegkristályosodási csúcshõmérsékletnél tapasztaltakhoz hasonlóan a kezelt, illetve a kezeletlen kalcium-szulfátot tartalmazó PLA minták olvadási hõje között sincs jelentõs különbség, tehát a kezelt és a kezeletlen töltõanyag közel azonos gócképzõ hatást gyakorolt a politejsavra. A kompozitok többségében a kezeletlen töltõanyaghoz viszonyítva a felületkezelt töltõanyag gócképzõ hatása kisebb, egyes esetekben a kezeléssel a gócképzõ hajlam meg is szûnik. Ennek oka az, hogy a kristályosodás fõként a lemezes szerkezetû adalék lemezei között, illetve az aggregátumok réseiben indul meg. Felületkezeléssel az aggregáció mértéke, valamint a kristályosodás sebessége csökken. Megvizsgáltuk, hogy a különös kristályosodási viselkedést a töltõanyag vagy a felületkezelõ szer okozta-e. Különbözõ mennyiségû sztearinsav tartalmú politejsav keverékek DSC görbéje a 13. ábrán látható. Bár a polite- 11. ábra. A hidegkristályosodás hõmérséklete a töltõanyag térfogattört függvényében 13. ábra. A sztearinsav-politejsav keverékek fûtés során regisztrált DSC görbéi 474 2008. 45. évfolyam, 12. szám
jsavhoz csupán igen csekély mennyiségû sztearinsav adtunk, a minták T g -je, és a fûtési lépés során regisztrált hidegkristályosodás csúcshõmérséklete is csökkent a sztearinsav mennyiségének növelésével. A 2% sztearinsavat tartalmazó PLA DSC görbéjén (zöld görbe), 70 C környékén új endoterm csúcs jelent meg, ami a sztearinsav olvadási csúcsa. Ezek alapján 1% sztearinsav még oldódott a polimerben, viszont 1 és 2% sztearinsav tartalom között a politejsav telítõdött sztearinsavval, a 2%-os mintában már jelen volt szabad sztearinsav is, ami kismértékben gócképzõként hatott. Ezért ezen a görbén az olvadási csúcs nem kettõzött, nem következett be az olvadás során átkristályosodás. Következésképpen a politejsav kristályosodási hajlamát a töltõanyag mellett a felületkezelõ szer is befolyásolja. 4. Összefoglalás A felhasználás szempontjából optimális tulajdonságú politejsav/kalcium-szulfát rendszer elõállítása során megvizsgáltuk, hogy a sztearinsavas felületkezelés milyen hatással van a kalcium-szulfát felületi energiájára, valamint hogyan módosulnak az alkotók közötti kölcsönhatások és a PLA/CaSO 4 kompozit tulajdonságai. A kompozitok készítése elõtt alaposan megvizsgáltuk a mátrixpolimert és a töltõanyagot. Az alkotók kompaundálását követõen megvizsgáltuk a mechanikai és termikus tulajdonságokat, emellett a megfelelõ homogenizálást és a kialakult szerkezetet mikroszkópos felvételekkel ellenõriztük. A felületkezelõ szer optimális menynyiségét inverz gázkromatográfiás és DSC mérésekkel határoztuk meg. Ezután 5 30 V/V% töltõanyagot tartalmazó kompozitokat készítettünk és összevetettük a kezeletlen és a kezelt CaSO 4 -ot tartalmazó PLA kompozitok egyes jellemzõit. Megállapítottuk, hogy a politejsav hatékonyan kompaundálható kalcium-szulfát töltõanyaggal. A sztearinsavas felületkezeléssel a CaSO 4 felületi feszültsége jelentõsen csökkenthetõ, a kezelés hatására a PLA/CaSO 4 kompozitban nagymértékben csökken a határfelületi kölcsönhatás. A kezelt és a kezeletlen töltõanyagok hozzáadása a politejsavhoz a kompozit merevségének növekedését okozza. A homogenitás javulására enged következtetni, hogy a társítóanyag felületkezelése további modulusz növekedést eredményez. A polarizációs optikai mikroszkóppal készült felvételek ezt megerõsítik. A felületkezelés aggregációra gyakorolt hatása viszont csak kis töltõanyag-tartalom esetén számottevõ. A szakítószilárdság a várakozásoknak megfelelõen a töltõanyag mennyiségével csökken. A felületkezelt kalcium-szulfátot tartalmazó kompozitokban az alkotók közötti kölcsönhatás lényegesen kisebb, mint a kezeletlen rendszerekben, a határfelületek kisebb terhelés hatására elválnak, ami jól látható a szakított felületekrõl készült pásztázó elektronmikroszkópos felvételen. Ezért a felületkezelt kompozitoknak minden esetben kisebb a szilárdsága. A kompozitok szakadási nyúlása a CaSO 4 tartalommal csökken. A felületkezelt töltõanyagot tartalmazó mintákban a csökkenés mértéke kisebb, mivel ezekben nagyobb mérvû plasztikus deformáció következett be. A minták hidegkristályosodási csúcshõmérséklete a töltõanyag-tartalom növelésével csökken. Az olvadási hõ a CaSO 4 mennyiségével telítési görbébe hajlik. A kezeletlen és a felületkezelt töltõanyag tartalmú rendszerek kristályosodási és olvadási jellegzetességei között nincs szignifikáns különbség. Az alkalmazott töltõanyag gócképzõ hatású a politejsavra, a felületkezeléssel a CaSO 4 gócképzõ aktivitása nem változik. A felületkezelõ szer kölcsönhatásba lép a politejsavval, a telítésnél nagyobb mennyiségben adagolva szintén gócképzõ hatású. Köszönetünket fejezzük ki Renner Károlynak a SEM felvételek, dr. Menyhárd Alfrédnek a termikus vizsgálatok során nyújtott segítségéért, valamint az Országos Tudományos Kutatási Alapnak (OTKA 6579 és 68748) munkánk támogatásáért. A publikáció a Bolyai János Kutatási ösztöndíj támogatásával készült. Irodalomjegyzék [1] Pukánszky, B.: Magyar Tudomány, No. 7, 897 (2002). [2] Mohanty, A. K.; Misra, M.; Drzal, L. T.; Selke, S. E.; Harte, B. R.; Hinrichsen, G.: Natural fibres, Biopolymers and Biocomposites, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, FL, USA, 2005. [3] Lehermeier, H. J.; Dorgan, J. R.; Way, J. D.: Journal of Membran Science 190, 243 251 (2001). [4] Haidekker, B.: Mûanyagipari Szemle, 11, 5.2 (2002). [5] Platt, D.: Biodegradable polymers market report, Smithers Rapra Ltd., 2006. [6] Bodnár, I.: Potencionálisan biodegradábilis, politejsav bázisú polimerek szintézise és vizsgálata, Ph. D. értekezés, Debreceni Egyetem, Alkalmazott Kémiai Tanszék, 2002. [7] Södergard, A.; Stolt, M.: Prog. Polym. Sci., 1123 1163 (2002). [8] Pukánszky, B.: Magyar Tudomány, No. 12., 1570 (2002). [9] Kiss, A.; Fekete, E.; Pukánszky, B.: Composites Science and Technology, 67/7 8, 1574 1583 (2007). [10] Rothon, R.: Particulte-filled polymer composites, Longman Scientific and Technical, 1995. [11] Almenar, E.; Samsudin, H.; Auras, R.; Harte, B.; Food Chemistry, 110, 120 127 (2008). [12] Fekete, E.; Móczó, J.; Pukánszky, B.: Mûanyag és Gumi, 40/6, 197 202 (2003). [13] Fekete, E.; Pukánszky, B.; Tóth, A.; Bertóti, I.: Colloid Interface Sci., 135, 200 (1990). [14] Pluta, M.; Murariu, M.; Ferreira, A. da S.; Alexandre, M.; Galeski, A.; Dubois, Ph.: Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 45, 2770 2780 (2007). 2008. 45. évfolyam, 12. szám 475