Ontwikkelen van taaie, transparante materialen van polymelkzuur

Polymelkzuur (PLA) is een bio-gebaseerd polymeer dat economisch gezien op termijn kunststoffen op basis van aardolie zoals polypropyleen en polystyreen zou kunnen vervangen. Echter, op dit moment laten de eigenschappen van PLA voor tal van toepassingen te wensen over. Een van de voornaamste tekortkomingen is de hoge brosheid bij kamertemperatuur dat partieel gekoppeld is aan de hoge glastransitietemperatuur (Tg) van PLA (± 60°C). Deze brosheid laat zich vertalen in een beperkte impactsterkte, beperkte verlenging bij breuk, onvoldoende flexibiliteit en vervormbaarheid. Ook eigenschappen zoals slijtvastheid, scheursterkte, verloop in mechanische eigenschappen worden soms gekoppeld aan de hoge Tg en een lage kristalliniteit. De doelstellingen van dit project zijn (1) het aanleveren en (2) het begrijpen van recepturen (productsamenstelling en -verwerkingscondities) om taaie, transparante polymelkzuurproducten te fabriceren met goede barrière-eigenschappen voor (voornamelijk) toepassingen binnen de verpakkingsindustrie. De recepturen omvatten het mengen van PLA met combinaties van weekmakers en kristallisatie-bevorderende gelatoren via extrusie en productvorming via (voornamelijk) spuitgieten.

Om de doelstellingen te bereiken zullen gelatoren die dienst doen als kiemvormer voor de kristallisatie van PLA en geschikte weekmakers worden geïdentificeerd, geselecteerd en eventueel gesynthetiseerd. De oorzakelijke verbanden tussen enerzijds het type en de concentratie van de gelator en weekmaker en anderzijds de materiaaleigenschappen tijdens verwerking (viscositeit, kristallisatiekinetiek) en gebruik in de vaste toestand (mechanische, optische en barrière- eigenschappen, migratie van additieven) worden gedomineerd door de intrinsieke eigenschappen van de componenten (viscositeit, glastransitietemperatuur) en de manier waarop deze ruimtelijk zijn geordend (fasenmorfologie, kristalliniteit, locatie van weekmaker, grootte van kristalaggregaten, polymorfie, distributie van kiemvormer, oriëntatie van de kiemvormer en de PLA-kristallen ten gevolge van stroming, ...). Voor een goed begrip zal daarom naast het meten van de relevante eigenschapppen ook een diepgaande morfologische karakterisatie worden uitgevoerd. Omdat de ordening of morfologie afhankelijk is van de verwerkingscondities, zal de impact van het variëren van de verwerkingscondities binnen relevante grenzen (afkoelsnelheid, aan/af-wezigheid van stroming) ook worden onderzocht. De begripsvorming zal worden ondersteund door modelmatige berekeningen die tevens een voorspellende kracht moeten hebben bij de selectie van nieuwe en betere kiemvormende gelatoren en weekmakers.