Journal de thermodynamique et de catalyse
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Abstrait

Cinétique de dégradation thermique des nanobiocomposites à base de poly(3-hydroxybutyrate)/nanocristaux de cellulose

Prodyut Dhar, Sai Phani Kumar Vangala, Pankaj Tiwari, Amit Kumar and Vimal Katiyar

Français Les nanobiocomposites de polyhydroxybutyrate (PHB)/nanocristaux de cellulose (CNC) sont préparés par échange de solvant avec technique de coulée en solution à différentes fractions de charge. Les effets de la charge CNC sur la dispersion dans la matrice polymère sont étudiés. L'hydrolyse acide de la pulpe de cellulose du bambou (Bambusabalcooa) produit des CNC cristallins en forme de tige ayant une largeur comprise entre 10 et 20 nm et une longueur comprise entre 300 et 400 nm. Des études morphologiques et de diffraction des rayons X (DRX) ont révélé une meilleure adhérence interfaciale du PHB avec des groupes hydroxyles sur la surface du CNC à une charge seuil de 3 % en poids. L'analyse thermogravimétrique (ATG) a montré que la stabilité thermique des nanobiocomposites (PHB/CNC) s'est légèrement améliorée à une charge CNC de 3 % en poids par rapport au PHB vierge. De plus, l'analyse cinétique des nanobiocomposites PHB/CNC à différentes charges est étudiée à l'aide de méthodes d'isoconversion pour prédire le triplet cinétique. Les paramètres cinétiques prédits à partir de méthodes d'isoconversion utilisant les modèles Ozawa Flynn Wall (OFW) et Kissinger Akahira Sunose (KAS) ont montré que l'énergie d'activation ne varie pas significativement avec le degré de dégradation, révélant que la dégradation globale suit un mécanisme en une seule étape. Les valeurs d'énergie d'activation prédites à partir des modèles OFW et KAS sont de l'ordre de 100 à 130 kJ/mol. Les valeurs d'énergie d'activation sont élevées à des charges CNC plus élevées, montrant une augmentation du taux de dégradation thermique en raison de l'agglomération des CNC. Le phénomène de dégradation thermique est étudié plus en détail à l'aide de la méthode Coats Redfern en prenant en compte les modèles contrôlés par les limites de phase, le modèle de réaction du premier ordre et le modèle de loi de puissance. L'étude globale et la comparaison des paramètres cinétiques ont conduit à la conclusion que le mécanisme de dégradation thermique des nanobiocomposites PHB/CNC suivait des modèles de réaction du premier ordre contrôlés par les limites de phase (volume de contraction) avec un mécanisme de scission aléatoire de la chaîne