Biocomposites based on PHB filled with wood or kenaf fibers

In this paper, possibilities of processing biocomposites based on polyhydroxybutyrate (PHB) filled with 25 and 40 wt. % of wood flour or kenaf fibers are presented. Mechanical properties (tensile strength, modulus of elasticity) under three testing temperatures, a water absorption and its influence on properties, the process of biodegradation in the garden compost as well as SEM images of fractured composites are discussed. Modulus of elasticity and tensile strength increased with rising content of wood flour and kenaf fibres. The results show that PHB filled with kenaf fibers has higher mechanical properties, even despite higher ability to absorb water. Tested biocomposites absorb water and their mechanical properties decrease after exposure to water. It is caused by beginning of biodegradation process and resolving a biodegradable biopolymer in water. This property can be interesting for packaging especially for fresh produce like fruit or vegetables and for industrial products with short-time life cycles.

---

Wytworzono biokompozyty na podstawie polihydroksymaślanu (PHB) napełniane dodatkiem 25 lub 40 % mączki drzewnej bądź włókien kenafu. Zbadano ich właściwości mechaniczne w statycznej próbie rozciągania (tabela 1), chłonność wody (rys. 2), oceniono także wpływ temperatury (rys. 3-6) oraz kompostowania na właściwości otrzymanych kompozytów (tabela 2). Zaobserwowano 5-krotny wzrost modułu sprężystości oraz 1,5-krotny wzrost wytrzymałości na rozciąganie kompozytów PHB z dodatkiem 40 % włókien kenafu. Kompozyty PHB napełniane włóknami kenafu, pomimo większej zdolności do wchłaniania wody, charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi niż napełniane mączką drzewną. Obrazy SEM przedstawiają pęknięte, prostopadle do płaszczyzny rozciągania, włókna kenafu (rys. 7) oraz bardziej wzdłuż przekroju popękane włókna mączki drzewnej (rys. 8). Biodegradacja wytworzonych kompozytów przebiega stosunkowo wolno i po 40 dniach inkubacji w kompoście zmiany właściwości mechanicznych są niewielkie (nie przekraczają 10 % ich początkowych wartości). Predysponuje to takie biokompozyty do zastosowań na opakowania owoców i jarzyn (łubianki, koszyki, skrzynki etc.) lub na elementy ogrodowe bądź rolnicze (słupki, wsporniki).