| Abstract | Povećana potražnja za korištenjem održivih i biorazgradljivih prirodnih materijala, čime se ujedno smanjuje onečišćenje okoliša, potaknula je širu proizvodnju biokompozita. Iz tog razloga u ovom radu će se pripraviti kompozitni materijal od polimera – PC i stabljičnih vlakana brnistre ( Spartium junceum L. ). Brnistra je samonikla biljka koja većinom raste u Mediteranskim zemljama od koje se dobivaju vlakna izuzetne čvrstoće. Kroz povijest se koristila za izradu mirisa i boja od cvjetova, košara od stabljika te tekstilnih materijala od vlakana. Polikarbonat (PC) pripada skupini termoplastičnih polimera koji u svojoj kemijskoj strukturi sadrže karbonatnu skupinu. Takvi materijali su žilavi, lako se obrađuju i oblikuju zbog čega nalaze mnoge primjene. Kako bi se ta svojstva dodatno poboljšala, dodaju mu se punila koja mogu biti sintetska ili prirodna vlakna. Zbog nemogućnosti razgradnje, sintetska vlakna se nastoje zamijeniti prirodnim vlaknima. Cilj istraživanja provedenih u ovom rada pripraviti je i karakterizirati kompozitni materijal na osnovi polikarbonata uz dodatak vlakana brnistre kao ojačavala koji bi mogli naći primjenu u automobilskoj industriji. U ovom radu je u Brabender gnjetilici pripravljen uzorak čistog PC-a te PC/BRN kompoziti s udjelom brnistre od 5 ; 10 ; 15 i 20 mas. %. Ispitivala su se toplinska, mehanička i viskoelastična svojstva pripravljenih PC/brnistra kompozita, a karakterizacija je provedena: diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (DSC), termogravimetrijskom analizom (TGA), dinamičko – mehaničkom analizom (DMA) te FTIR-ATR spektroskopijom. Uz navedene tehnike karakterizacije provedeno je i bubrenje pripravljenih kompozita u svrhu određivanja stupnja bubrenja. Temperatura staklastog prijelaza Tg u PC/BRN kompozitima pomiče se prema nižim temperaturama u odnosu na čisti PCL zbog amorfne strukture lignina. Dobivena je temperatura taljenja za čisti PC i PC/BRN kompozite. TGA rezultati pokazali su da modifikacija PC-a dodatkom vlakana brnistre dovodi do smanjenja toplinske stabilnost PC/BRN kompozita. Iz rezultata DMA analize vidljivo je da se povećanjem udjela brnistre Tg pomiče prema nižim temperaturama i raste krutost PC/BRN kompozita. Dobiveni rezultati FTIR analize pokazuju da je brnistra prisutna u PC/BRN kompozitima i da dolazi do preklapanja apsorpcijskih vrpci brnistre i PC-a. Ispitivanjem stupnja bubrenja utvrđeno je da su PC i BRN te njihove mješavine hidrofobni materijali koji neznatno bubre u destiliranoj vodi. |
| Abstract (english) | The increased demand for the use of sustainable and biodegradable natural materials, which at the same time reduces environmental pollution, has encourages the wide. For this reason, this study aims to prepare a composite material based on polymer -PC and stem fibers of spartium (Spartium junceum L.). Spartium is a wild plant that mostly grows in Mediterranean countries and provides exceptionally strong fibers. Throughout history, it has been used for making perfumes from flowers, baskets from steams and textile materials from fibers. Polycarbonate (PC) belongs to group of thermoplastic polymers that contain carbonate groups in their chemical structure. Such materials are tough, easily processed, and shaped, making them suitable for many applications. To further enhance these properties, filler are added, which can be synthetic or natural fibers. Due to their non-biodegradable nature, synthetic fibers are being replaced by natural once. The research conducted in this study aims to prepare and characterize a composite material based on polycarbonate with the addition of spartium fibers as a reinforcement that could find application in the automotive industry. In this study, a sample of pure PC was prepared in a Brabender mixer, as well as PC/BRN composites with spartium content of 5, 10, 15, and 20 wt.%. The thermal, mechanical, and viscoelastic properties of the prepared PC/BRN composites were investigated, and the characterization was carried out using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), and
FTIR-ATR spectroscopy. In addition to the mentioned characterization techniques, swelling of the prepared composites was also examined to determine the degree of swelling. The glass transition temperature Tg in PC/BRN composites shifted to lower temperatures compared to pure PC due to the amorphous structure of lignin. The melting temperature was obtained for pure PC and PC/BRN composites. TGA results showed that the modification of PC by adding spartium fibers led to a reduction in the thermal stability of PC/BRN composites.
DMA analysis results indicated that with an increase in the content of spartium, Tg shifted to lower temperatures, and the stiffness of PC/BRN composites increased. The FTIR analysis results showed the presence of spartium in PC/BRN composites and the overlap of absorption bands of spartium and PC. Examination of swelling determined that PC and BRN, as well as their mixtures, are hydrophobic materials that swell only slightly in distilled water. |
