Zamkniętokomórkowe pianki poliuretanowe modyfikowane biodegradowalnymi napełniaczami

Abstract

Rozprawa doktorska porusza tematykę możliwości wykorzystania odpadów biomasy jako odnawialnych i funkcjonalnych napełniaczy w technologii sztywnej pianki poliuretanowej. Polityka środowiskowa Unii Europejskiej kładzie nacisk na jak najszersze ponowne wykorzystanie odpadów, zatem badania zawarte w publikacjach składających się na niniejszą rozprawę doktorską są z nią w pełni zgodne, mają bowiem na celu opracowanie innowacyjnych kompozytów PUR o ulepszonych własnościach aplikacyjnych, zmniejszonym negatywnym wpływie na środowisko oraz zwiększonej efektywności produkcji. Prezentowane badania podzielono na cztery etapy. W pierwszym etapie koncertowano się na ocenie możliwości modyfikacji sztywnej pianki poliuretanowej napełniaczami biodegradowalnymi z przemysłu spożywczego. Została przeprowadzona szeroka analiza własności fizycznych, mechanicznych, termicznych oraz palności kompozytów z różną zawartością napełniacza. Drugim etapem była ocena możliwości zastosowania biomasy oraz popiołu z biomasy jako aktywizatora procesu spieniania, w której wykorzystano zaawansowane techniki termowizji. W trzecim etapie skupiono się na możliwości wprowadzenia dwóch rodzajów napełniaczy równocześnie do układu PUR i ocenie wpływu takich działań m.in. na biodegradowalność pianki. Ostatni etap badań stanowił ocenę modyfikacji popiołu z biomasy i możliwość zastosowania tego napełniacza w kompozytach PUR jako środka zmniejszającego palność. We wstępie do niniejszej rozprawy omówiono perspektywy rozwoju rynku poliuretanów, zalety i wady sztywnych pianek poliuretanowych ze szczególnym akcentem na surowce i proces syntezy PUR. Następnie omówiono możliwości modyfikacji własności aplikacyjnych sztywnych pianek poliuretanowych poprzez dodanie napełniaczy, zwłaszcza tych stanowiących produkt uboczny różnych procesów technologicznych. Dodatkowo, zdefiniowano cel niniejszej rozprawy oraz hipotezę badawczą. Przedstawiono również merytoryczny opis cyklu publikacji. Na koniec zamieszczono zestawienie najważniejszych wyników oraz kluczowe wnioski wynikające z publikacji. This dissertation considers the potential use of biomass waste as a renewable and functional filler in rigid polyurethane foam technology. The European Union's environmental policy emphasizes the widest possible reuse of waste materials, and thus the research presented in this dissertation is fully aligned with this policy objective. The aim is to develop innovative PUR composites with enhanced application properties, a reduced negative environmental impact and increased production efficiency. The research presented was divided into four stages. The initial stage of the research was concerned with the potential for modifying rigid polyurethane foam using biodegradable fillers derived from the food industry. A comprehensive examination of the physical, mechanical, thermal, and flammability characteristics of composites with varying filler concentrations was conducted. The second stage entailed an investigation into the potential of utilizing biomass and biomass ash as an activator of the foaming process, employing advanced thermal imaging techniques. The third stage of the research program concentrated on the potential for introducing two distinct types of filler into the polyurethane (PUR) system simultaneously, with a view to assessing the impact of such measures on the biodegradability of the resulting foam. The final stage of the research was an evaluation of the modification of biomass ash and the potential use of this filler in PUR composites as a flame retardant. This dissertation begins with an overview of the polyurethane market, outlining the potential advantages and disadvantages of rigid polyurethane foams. Particular attention is paid to the raw materials and the polyurethane synthesis process. Subsequently, the potential for modifying the application properties of rigid polyurethane foams through the addition of fillers, particularly those derived from various technological processes as by-products, is explored. Additionally, the objectives of this dissertation and the research hypotheses are delineated, and a comprehensive account of the publication cycle is presented. Finally, a synopsis of the primary outcomes and the pivotal conclusions of the publication are included.