name: Биоразлагаемые полимерные композиции, модифицированные ультразвуковой обработкой в процессе экструзии
keyword_list: физико-механические свойства срок биоразложения биодеструкция поликапролактон крахмал отходы агропромышленного комплекса полиэтилен экструзия ультразвуковая обработка расплавов полимерных композиций биоразлагаемые полимерные композиции
abstract: В настоящее время все больше внимания уделяется проблеме создания биоразлагаемых полимерных материалов. При создании биоразлагаемых полимерных композиций на основе синтетических полимеров и, например, крахмала, обычно требуется высокое содержание последнего в полимерной матрице, что неизбежно приводит к ухудшению технологических и эксплуатационных характеристик готовых материалов из-за неудовлетворительного распределения компонентов в полимерной матрице. Проведенные исследования по изучению структуры и свойств полимерных композиций при воздействии ультразвука на их расплавы показали увеличение показателей физико-механических свойств композиций за счет равномерного распределения компонентов в полимерной матрице. Однако, применение ультразвуковой обработки расплавов полимерных композиций, наполненных природными наполнителями, для создания биоразлагаемых композиций ранее не проводилось. В связи с этим целью данной работы являлось разработка биоразлагаемых полимерных композиций, модифицированных ультразвуковой обработкой в процессе экструзии. В качестве объектов исследования был выбран полиэтилен высокого давления марки 15813-020 (ГОСТ 16337-77), а также 2 типа наполнителей: отходы агропромышленного комплекса (свекловичный жом, рисовая лузга, какаовелла) и кукурузный крахмал. В процессе проведенных исследований установлено влияние ультразвуковой обработки на расплавы полимерных композиций на основе полиэтилена и наполнителей, обладающими способностью к биоразложению: отходов агропромышленного комплекса и модифицированного крахмала. Разработана технология получения биоразлагаемых полимерных пленок при воздействии ультразвука на их расплавы в процессе экструзии. Установлено увеличение деформационно-прочностных характеристик и водопоглощения модифицированных пленок, как результат более равномерного распределения наполнителя в полимерной матрице при ультразвуковой обработке расплавов полимерных композиций в процессе экструзии. Выявлено, что ультразвуковая обработка расплавов полиэтиленовых композиций, содержащих в качестве наполнителя отходы агропромышленного комплекса или крахмал, ускоряет процесс биодеструкции материала, что связано с иммобилизацией влаги в композиции за счет увеличения кислородсодержащих групп в полиэтилене. С помощью методов Штурма и компостирования спрогнозированы сроки биоразложения наполненных пленок на основе полиэтилена, полученных из композиций, модифицированных ультразвуковым воздействием в процессе экструзии. Показано, что одновременное введение в полиэтилен поликапролактона до 10% (об.) и модифицированного крахмала, а также использование ультразвуковой обработки при экструзии, приводит к ускорению процесса биоразложения на 20-30%. Методом аппроксимации спрогнозированы сроки биоразложения разработанных материалов. Определено, что использование в качестве наполнителя отходов АПК в количестве 40%, позволяет получать биоразлагаемые пленки со сроком разложения 8 лет. Установлено, что срок разложения при компостировании пленок, содержащих модифицированный крахмал в количестве 40%, и полученных с применением УЗ обработки расплавов, составляет 5 лет. Добавление к ПЭ композициям, содержащих модифицированный крахмал, поликапролактона в количестве 10%, ускоряет процесс разложения на 6 месяцев. Разработаны и предложены технологические режимы получения биоразлагаемых полиэтиленовых пленок на плоскощелевом экструдере, снабженном установкой для ультразвуковой обработки: температура по зонам экструдера Т1 – 120 °С, Т2 – 130 °С, Т3 – 150 °С, Т4 – 160°С; частота ультразвуковых колебаний 22,4 кГц. Выпущена опытно-промышленная партия биоразлагаемых полимерных материалов на разработанной опытно-промышленной установке ООО «Руспласт».
chairman_dissertation_council.name: Константин
chairman_dissertation_council.surname: Кобраков
chairman_dissertation_council.patronymic: Иванович
chairman_dissertation_council.position: Заведующий кафедрой органической химии
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: А-9370-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6701788856
chairman_dissertation_council.rinc_id: 45039
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Валерий
organization_supervisor.surname: Белгородский
organization_supervisor.patronymic: Савельевич
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 61.59.01
rubrics.name: Общие вопросы
rubrics.code: 61.59.29
rubrics.name: Карбоцепные высокомолекулярные соединения
rubrics.code: 61.61.13
rubrics.name: Основные процессы переработки полимеров и полуфабрикатов
rubrics.code: 61.61.33
rubrics.name: Пленочные, листовые и многослойные материалы
oecds.code: 01.04.DW
oecds.name: CHEMISTRY, APPLIED
oecds.code: 01.04.UY
oecds.name: POLYMER SCIENCE
oecds.code: 02.04.II
oecds.name: ENGINEERING, CHEMICAL
speciality_codes.name: Технология и переработка полимеров и композитов
speciality_codes.code: 05.17.06
supervisors.fio: Кирш И.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор химических наук
supervisors.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Штильман М.И.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Ольхов А.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Технология и переработка полимеров и композитов
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "РГУ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА (ТЕХНОЛОГИИ. ДИЗАЙН. ИСКУССТВО)"
protection_organization.ogrn: 1027739119561
protection_organization.supervisor_name: ВАЛЕРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: БЕЛГОРОДСКИЙ
protection_organization.supervisor_patronymic: САВЕЛЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ"; ФГБОУ ВО "МГУПП"; МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ; МГУПП
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ"
author_organization.ogrn: 1037739533699
author_organization.supervisor_name: МИХАИЛ
author_organization.supervisor_surname: БАЛЫХИН
author_organization.supervisor_patronymic: ГРИГОРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения