Muovin ikääntyminen eri liuosolosuhteissa ja sen testaaminen
Luuppala, Elina (2022)
Kandidaatintyö
Luuppala, Elina
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022053141240
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022053141240
Tiivistelmä
Koska muovin tuotanto kasvaa vuosi vuodelta, on tärkeää tutkia muovien pitkäaikaista käyttöä ja tekijöitä, jotka edistävät muovien ikääntymistä. Jotta muovien elinikää voidaan pidentää tai vaihtoehtoisesti niistä voidaan tehdä helpommin hajoavia, on tärkeää ymmärtää mekanismit, joilla muovi voi hajota erilaisissa olosuhteissa.
Tässä työssä tutkittiin muovien, erityisesti polyeteenin ikääntymistä erilaisissa liuosolosuhteissa. Työssä määritettiin, millä tavoin muovi voi vanhentua, minkälaisia muutoksia vanheneminen voi aiheuttaa ja miten niitä voidaan havaita. Normaalissa ympäristön lämpötilassa kemiallinen hajoaminen vaatii joko hydrolyysin tai hapettumisen. Ikääntyminen voi tapahtua yhdellä mekanismilla tai yhdessä toisen mekanismin kanssa. Polymeerin hajotessa sen ketjut katkeavat ja siinä tapahtuu pintahalkeilua. Lisäksi hydroksyyli-, karbonyyli- ja/tai vinyyliryhmät lisääntyvät polymeerissä.
Muovin ikääntymistä voidaan seurata yksinkertaisimmillaan suoraan sen pinnasta esimerkiksi IR-spektrometrillä tai mittaamalla pinnan karheutta. Muita menetelmiä, jotka soveltuvat muovin ikääntymisen mittaamiseen ovat esimerkiksi differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria (DSC) ja termogravimetrinen analyysi (TGA).
Työssä suoritettiin myös kokeellinen osuus, jossa tutkittiin IR-spektrometrian avulla kahdessa eri liuoksessa ollutta muovinäytettä. IR-spektreistä havaittiin selkeitä muutoksia liuosaltistuksen jälkeen, jotka ovat voineet ilmentyä muovin ikääntymisen johdosta. Kahdelle eri liuokselle altistetun näytteen spektrimuutokset olivat keskenään erilaisia ja näin ollen riippuvaisia altistusolosuheista. Tulosten perusteella ei kuitenkaan voida sanoa täysin varmaksi, että spektrien muutokset johtuivat muovin ikääntymisestä.
Aiheesta tarvitaan lisää tutkimusta, jotta voidaan tarkemmin arvioida, kuinka kauan muovia voidaan pitää erilaisissa käyttöolosuhteissa ilman sen merkittävää vanhenemista.
Tässä työssä tutkittiin muovien, erityisesti polyeteenin ikääntymistä erilaisissa liuosolosuhteissa. Työssä määritettiin, millä tavoin muovi voi vanhentua, minkälaisia muutoksia vanheneminen voi aiheuttaa ja miten niitä voidaan havaita. Normaalissa ympäristön lämpötilassa kemiallinen hajoaminen vaatii joko hydrolyysin tai hapettumisen. Ikääntyminen voi tapahtua yhdellä mekanismilla tai yhdessä toisen mekanismin kanssa. Polymeerin hajotessa sen ketjut katkeavat ja siinä tapahtuu pintahalkeilua. Lisäksi hydroksyyli-, karbonyyli- ja/tai vinyyliryhmät lisääntyvät polymeerissä.
Muovin ikääntymistä voidaan seurata yksinkertaisimmillaan suoraan sen pinnasta esimerkiksi IR-spektrometrillä tai mittaamalla pinnan karheutta. Muita menetelmiä, jotka soveltuvat muovin ikääntymisen mittaamiseen ovat esimerkiksi differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria (DSC) ja termogravimetrinen analyysi (TGA).
Työssä suoritettiin myös kokeellinen osuus, jossa tutkittiin IR-spektrometrian avulla kahdessa eri liuoksessa ollutta muovinäytettä. IR-spektreistä havaittiin selkeitä muutoksia liuosaltistuksen jälkeen, jotka ovat voineet ilmentyä muovin ikääntymisen johdosta. Kahdelle eri liuokselle altistetun näytteen spektrimuutokset olivat keskenään erilaisia ja näin ollen riippuvaisia altistusolosuheista. Tulosten perusteella ei kuitenkaan voida sanoa täysin varmaksi, että spektrien muutokset johtuivat muovin ikääntymisestä.
Aiheesta tarvitaan lisää tutkimusta, jotta voidaan tarkemmin arvioida, kuinka kauan muovia voidaan pitää erilaisissa käyttöolosuhteissa ilman sen merkittävää vanhenemista.