MÛANYAG- ÉS GUMIIPARI ÉVKÖNYV 2015
43
lett megtalálható lignint és hemicellulózt vízold-
hatóvá teszik, majd ezt követően a visszamaradt
cellulózt szűréssel távolítják el a rendszerből. A
Kraft-lignint általában elégetik, a benne rejlő ké-
miai energiát hő- és villamos energia formájában
hasznosítják [2]. Ezzel szemben a szulfitos eljá-
rásból származó lignoszulfonátokat számos terü-
leten hasznosítják. Legnagyobb mennyiségben
cement adalékanyagként [3], de emellett takarmá-
nyokban, ércbányászat során diszpergálószerként
[4], vagy egyes szintetikus kismolekulájú anyagok
(vanillin és dimetil-szulfid [5], dimetil-szulfoxid
[6]) alapanyagaként használják fel.
A lignoszulfonátok változatos kémiai szerkeze-
tükből eredően számos kölcsönhatás kialakítá-
sára képesek, mint például ionos kölcsönhatás,
hidrogén-híd, vagy az aromás gyűrűk közötti π-π
kötés. Ennek következtében a lignoszulfonát na-
gyon merev, rideg, nem megömleszthető anyag,
önmagában pedig nem alkalmas termékek előállí-
tására, azonban alkalmas lehet polimer keverékek
társító komponensének. Ehhez mátrix polimer-
ként olyan anyagot célszerű választanunk, amely
megfelelő kölcsönhatások kialakítására képes a
lignoszulfonáttal. Ezen megfontolások alapján ju-
tottunk el az ionomerekig, amelyek ionos oldal-
csoporttal rendelkező polimerek. Ionomer lehet
például olyan etilén-akrilsav vagy etilén-metakril-
sav kopolimer, amely savcsoportjait részlegesen
semlegesítették valamilyen fém-hidroxiddal. Fel-
tételezésünk szerint a semlegesített csoportok szá-
mos erős ionos, míg a nem semlegesített karboxil-
csoportok nagyszámú hidrogén-kötés kialakítá-
sára adnak lehetőséget. Jelen cikkünkben részle-
tesen jellemezzük az általunk vizsgált ionomer/
lignoszulfonát keverékek szerkezetét, mechanikai
tulajdonságait, a kialakult kölcsönhatásokat és a
lehetséges jövőbeli felhasználási lehetőségeket is.
Kísérleti rész
Keverékeink előállításához nátrium- és egy
kalcium-lignoszulfonátot (Burgo Cartiere), va-
lamint egy nátrium- és két cink-ionomert hasz-
náltunk fel (DuPont), amelyek elnevezését és
összetételét az
1. és 2. táblázatban
tüntettük fel.
Az alkalmazott lignoszulfonátok csupán a kation
típusában, az ionomerek azonban összetételükben
is eltérnek egymástól. A NaMER és a ZnMER1
etilén-metakrilsav kopolimerek, míg a ZnMER2
etilén-metakrilsav-izobutilakrilát terpolimer. A
felhasznált ionomerek ionkoncentrációjukban és a
semlegesített savcsoportok mennyiségében is kü-
lönböznek.
Afeldolgozást megelőzően a lignoszulfonátokat 24
órán át 105 °C-on szárítottuk vákuumban. A kom-
ponenseket Brabender W50 EHT típusú belső ke-
verőben 10 percig homogenizáltuk 50 min
-1
-es for-
dulatszámmal, 190 °C kezdeti hőmérséklettel. Az
egyes keverékeknél a lignoszulfonát mennyiségét
0 térfogatszázaléktól (v/v %) indulva 10 v/v %-kal
növeltük egészen 60 v/v %-ig. A kapott keverék-
ből Fontijne SRA 100 laboratóriumi présen 1 mm
vastag lapokat préseltünk, amelyeket egy hétig
szobahőmérsékleten pihentettük az utókristályo-
Ligno-szulfonát
Rövidítés
Kation
Funkciós csoportok koncentrációja (mmol/g)
alifás OH aromás OH karboxil
szulfonát
Bretax S
NaLS
nátrium
2,43
0,74
0,11
1,74
Bretax C
CaLS
kalcium
1. táblázat Lignoszulfonátok elnevezése és
összetétele
Ionomer
Rövidítés
Kation
Ismétlődő egységek megoszlása (mol%)
etilén
metakrilsav
metakrilát
izobutil-akrilát
Surlyn 1601
NaMER
nátrium
97,2
0,8
2,0
-
Surlyn 1706
ZnMER1
cink
95,6
2,4
2,0
-
Surlyn 9020
ZnMER2
cink
94,1
2,2
2,2
1,5
2. táblázat Ionomerek elnevezése és
összetétele
