Технологічні особливості екструзійних процесів модифікованих полілактидних матеріалів.
Автор: Тараненко Богдан Павлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології переробки полімерних та композиційних матеріалів
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Все більшої популярності в промисловості набувають полімерні матеріали, що здатні саморозкладатись у природніх або штучно-створених умовах. Зважаючи на поточну екологічну ситуацію у світі саме біорозкладні полімери та композити на їх основі стрімко займають свою нішу у виробництві упакування та інших полімерних виробів. Найбільш поширеним та вивченим біодеградабельним матеріалом серед інших є полілактид. [1] Проте, досі полілактиди поступаються властивостями своїм аналогам, таким як поліетилен, полістирол, тощо. Для надання полілактиду покращених та специфічних властивостей, постає питання в підборі відповідних модифікаторі та додатків, для створення композицій з високою доцільністю використання та збільшенням їхньої конкурентно спроможності. Складність виникає в підборі самих модифікаторів, оскільки питання полягає не лише в покращенні тих чи інших властивостей, а й збереження основної, цінної характеристики полілактиду, як біодеградабельність. [2] Технологічні і експлуатаційні властивості полілактидних матеріалів суттєво залежать від їх морфології (молекулярної маси, ступеня кристалічності), додатків неорганічної і органічної природи (модифікаторів, нуклеаторів тощо) та від умов і параметрів їх переробки. Серед основних чинників, що обмежують широке впровадження полілактиду у виробництво полімерних виробів є їх вартість: 4,5 – 5 $/кг. [3] Для зменшення вартості полілактидних матеріалів доцільно їх суміщати з наповнювачами. Найбільш раціонально наповнення полілактидів проводити такими екологічними наповнювачами як крейда, тальк та крохмаль. Об’єкт дослідження: екструзійні процеси обробки полілактиду, модифіковані композити на його основі. Предмет дослідження:особливості одержання полілактид-крохмальних композитів, вивчення їх властивостей та розроблення принципової технологічної схеми їхньої обробки. Мета дослідження: Розробити основи технології модифікування та переробки полілактид-крохмальних композицій екструзійними методами, зокрема гранулюванням, встановити вплив технологічних параметрів на морфологію і властивості модифікованих матеріалів. У магістерській кваліфікаційній роботі описано процеси модифікування таких природніх речовин як: полілактид, нативний картопляний крохмаль. Модифікування вище зазначених проводилось з допомогою: олії соєвої епоксидованої та гліцерину фармацевтичного призначення. Для проведення досліджень приготовано композити різного складу, а саме полілактид з додаванням натурального крохмалю, полілактид з додаванням термопластичного(модифікованого) крохмалю з різним кількісним вмістом епоксидованої соєвої оливи та гліцерином. Експериментальні дані у цій роботі отримані з використанням стандартних методів та сучасних методів дослідження (фізико-механічних, теплофізичних, термографії та мікроскопії). Використовували рентгеноструктурний, термогравіметричний, диференційно-термічний та СЕМ аналіз. Розроблено метод модифікування полілактиду додатками різної природи: крохмалем, гліцерином, епоксидованою соєвою оливою та дрібнодисперсною крейдою. Запропоновані раціональні технологічні параметри одержання модифікованих полілактид-крохмальних матеріалів та виробів на їхній основі литтям під тиском та екструзією. Запропоновані принципові технологічні схеми процесів. Проведено дослідження властивостей композитних сумішей, з використанням традиційних та стандартизованих методик. Досліджено такі властивості, як: водо- та вологостійкість, ударна міцність, межа міцності на розрив, відносне видовження при розриві, зміна структури при додаванні модифікаторів та показник текучості розплаву. Представлено принципову технологічну схему обробки композитів полілактиду та термопластичного крохмалю, методом стренгового підвоного гранулювання. Завдяки проведеним економічним обрахункам встановлено, що основні витрати на проведення науково-технологічного дослідження складаються з амортизаційних витрат, оплати праці співробітників та закупівлю матеріалів. При цьому загальний кошторис на проведення досліджень складає: 64 430,368 грн. Магістерська кваліфікаційна робота складається зі вступу, 4-ох розділів, висновків, списку використаної літератури, що містить 40 назв, і додатків. Основний зміст викладений на 55-ти сторінках друкованого тексту, що містять 13 рисунків та 8 таблиць. Ключові слова: полілактид, термопластичний крохмаль, епоксидована соєва олива, біодеградація, біорозкладання, пластифікація, властивості, екструзія, екструдер, гранулювання, модифікування, композити.