prof. dr hab. inż. M. Zaborski Instytut Technologii Polimerów i

EKSTRAKCJA I ZASTOSOWANIE SUBSTANCJI POCHODZENIA NATURALNEGO
W ELASTOMERACH
Rafał Przybylski
Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. M. Zaborski
Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Wydział Chemiczny, Politechnika Łódzka
Celem badań jest otrzymanie ekstraktów naturalnych o
odpowiedniej aktywności antyoksydacyjnej umożliwiającej ochronę
polimerów przed czynnikami powodującymi starzenie:
Herbata
Ekstrakt

SC-CO2

Produkt
+
Obiektem badań są rośliny o najwyższej aktywności antyoksydacyjnej, np. takie jak: goździki, cynamon,
oregano, rozmaryn, tymianek, natka pietruszki, kurkuma, gałka muszkatołowa bazylia, imbir oraz
zielona herbata.
Z surowców roślinnych otrzymuję ekstrakty dwoma metodami:
•
za pomocą etanolu,
•
z wykorzystaniem dwutlenku węgla w warunkach nadkrytycznych.
Otrzymane ekstrakty po oznaczeniu aktywności antyoksydacyjnej przy pomocy rodników ABTS stosuję
w roli dodatków do elastomerów. Gotowe kompozyty zostają poddane różnym rodzajom starzenia, a
następnie badam wpływ ochronny analizowanych ekstraktów na zakres zmian właściwości
wulkanizatów.
Ekstrakt
Kompozyt
Nazwa
Rozmaryn
Oregano
Kurkuma
Zielona herbata "Sencha" ekstrakt
Zielona herbata parzona
TEAC
[mmT/100g]
165,3*
175,3*
127,1*
478,0
1,23*
STO
1,17
0,96
0,91
0,43
TEAC – Trolox Equivalent Antioxidant Capacity, STO – współczynnik starzenia
termooksydacyjnego, obliczony na podstawie testów wytrzymałościowych,
odpowiednio po i przed starzeniem, wg wzoru: STO = (TS` · Eb`)/(TS · Eb), gdzie TS –
naprężenie przy zerwaniu [MPa], Eb – wydłużenie przy zerwaniu [%]
*http://oracvalues.com/sort/orac-value
Badania
•• Otrzymywanie
Otrzymywanie ekstraktów,
ekstraktów, dobór
dobór warunków
warunków ekstrakcji
ekstrakcji (m.in.
(m.in. czas,
czas, ciśnienie,
ciśnienie, temperatura)
temperatura)
•• Oznaczenie
Oznaczenie aktywności
aktywności antyoksydacyjnej
antyoksydacyjnej (metoda
(metoda ABTS)
ABTS)
•• Oznaczenie
Oznaczenie stabilności
stabilności termicznej
termicznej uzyskanych
uzyskanych ekstraktów
ekstraktów (metoda
(metoda TGA
TGA ))
•• Sporządzanie
Sporządzanie mieszanek
mieszanek elastomerowych
elastomerowych zz wykorzystaniem
wykorzystaniem walcarki
walcarki laboratoryjnej
laboratoryjnej
•• Badanie
Badanie kinetyki
kinetyki wulkanizacji
wulkanizacji
•• Sieciowanie
Sieciowanie nadtlenkowe
nadtlenkowe (T
(T == 160
160 ooC,
C, tt == 30
30 min.)
min.)
• Oznaczenie gęstości usieciowania
•• Starzenie gotowych płytek elastomerowych (termooksydacyjne, UV, klimatyczne)
•• Badania
Badania wytrzymałościowe,
wytrzymałościowe, oznaczenie
oznaczenie współczynnika
współczynnika starzenia
starzenia
•• Oznaczenie
czasu
indukcji
utleniania
OIT
Oznaczenie czasu indukcji utleniania OIT (metoda
(metoda DSC)
DSC)
•• Badanie
Badanie zmiany
zmiany koloru
koloru
•• Badanie
Badanie temperatury
temperatury mięknięcia
mięknięcia
•• Badania
Badania FTIR
FTIR
WNIOSKI:
• Zbadane ekstrakty naturalne chronią polimery przed starzeniem, niektóre podobnie jak
komercyjne substancje przeciwstarzeniowe. W przypadku starzenia termooksydacyjnego
kurkuma, oregano i Sencha lepiej stabilizują badany kauczuk niż dodatki syntetyczne.
• Zastosowanie naturalnych substancji przeciwstarzeniowych powoduje zmianę barwy
wulkanizatów pod wpływem procesów starzenia, mogą one zatem dodatkowo spełniać rolę
indykatorów starzenia.
• Nie ma uniwersalnej substancji, która by zapewniała ochronę przed wszystkimi czynnikami
powodującymi starzenie.