Журнал термодинамики и катализа
Открытый доступ

Абстрактный

Кинетика термической деградации нанобиокомпозита на основе поли(3-гидроксибутирата)/целлюлозных нанокристаллов

Продют Дхар, Сай Фани Кумар Вангала, Панкадж Тивари, Амит Кумар и Вимал Катияр

Нанобиокомпозиты полигидроксибутирата (PHB)/целлюлозы нанокристаллы (CNC) готовятся методом замены растворителя с литьем раствора при различных фракциях загрузки. Изучается влияние загрузки CNC на дисперсию в полимерной матрице. Кислотный гидролиз целлюлозной пульпы из бамбука (Bambusabalcooa) дает кристаллические стержнеобразные CNC, имеющие ширину в диапазоне 10-20 нм и длину 300-400 нм. Морфологические и рентгеновские дифракционные (XRD) исследования выявили улучшенную межфазную адгезию PHB с гидроксильными группами на поверхности CNC при пороговой нагрузке 3 мас.%. Термогравиметрический анализ (TGA) показал, что термическая стабильность нанобиокомпозитов (PHB/CNC) немного улучшилась при загрузке CNC 3 мас.% по сравнению с исходным PHB. Далее, кинетический анализ нанобиокомпозитов PHB/CNC при различных нагрузках исследуется с использованием изоконверсионных методов для прогнозирования кинетического триплета. Кинетические параметры, предсказанные с помощью изоконверсионных методов с использованием моделей Озавы Флинна Уолла (OFW) и Киссинджера Акахира Саноза (KAS), показали, что энергия активации существенно не меняется в зависимости от степени деградации, что свидетельствует о том, что общая деградация следует одноступенчатому механизму. Предсказанные значения энергии активации из моделей OFW и KAS находятся в диапазоне 100-130 кДж/моль. Значения энергии активации высоки при более высоких нагрузках CNC, что свидетельствует об увеличении скорости термической деградации из-за агломерации CNC. Явление термической деградации далее изучается с использованием метода Коутса Редферна с учетом моделей, контролируемых границей фазы, модели реакции первого порядка и модели степенного закона. Общее исследование и сравнение кинетических параметров привели к выводу, что механизм термической деградации нанобиокомпозитов PHB/CNC следует моделям реакции первого порядка, контролируемой границей фазы (сокращение объема), со случайным механизмом разрыва цепи.