Tвердофазна модифікація полілактиду із застосуванням рівноканальної багатокутової екструзії

  • V. А. Beloshenko Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна Національної академії наук України (ДонФТІ НАНУ), м. Київ
  • А. V. Voznyak Криворізький державний педагогічний університет (КДПУ), м. Кривий Ріг https://orcid.org/0000-0003-4683-1136
  • I. V. Vozniak Центр молекулярних і макромолекулярних досліджень (ЦММД), м. Лодзь, Польща
  • I. V. Vozniak Центр молекулярних і макромолекулярних досліджень (ЦММД), м. Лодзь, Польща
  • V. Yu. Dmitrenko Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна Національної академії наук України (ДонФТІ НАНУ), м. Київ
  • B. М. Savchenko Київський національний університет технологій та дизайну (КНУТД), м. Київ
Ключові слова: полілактид, рівноканальна багатокутова екструзія, структура, фізичні і механічні властивості.

Анотація

Білошенко В. О., Возняк А. В., Возняк Ю. В., Дмитренко В. Ю., Савченко Б. М. Tвердофазна модифікація полілактиду із застосуванням рівноканальної багатокутової екструзії. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). C. 198-201.

У даній роботі розглянута можливість використання деформації простим зсувом, що реалізується методом рівноканальної багатокутової екструзії (РКБКЕ), для твердофазної модифікації лінійного полілактиду. РКБКЕ здійснювали за маршрутом D + C, при якому попарно з'єднані похилі деформуючі канали розділені вертикальними каналами і по черзі повертаються з кроком 90°, при інтенсивності деформації ΔГ = 0.83, величині накопиченої деформації е = 8.5, швидкості і температурі екструзії 0.6 мм/сек і 160 °С, відповідно. Зазначені умови обробки дозволили згенерувати максимальну орієнтацію ланцюгів лінійного полілактиду під час РКБКЕ. Показано, що РКБКЕ є ефективним способом структурної модифікації лінійного полілактиду і відкриває нові можливості в управлінні його морфологією і властивостями. За результатами випробувань на розтягування, ударну в'язкість і динамічного механічного аналізу встановлено, що РКБКЕ дозволяє одночасно підвищити міцність, пластичність і ударну в'язкість полілактиду, а також покращує його термічну стабільність. Так, значення модуля Юнга збільшується з 3.19 ГПа до 4.02 ГПа (на 26 %), межі міцності – з 50 МПа до 56 МПа (на 12 %), деформації руйнування – з 5.6 % до 12.2 % (на 117%), ударної в'язкості – з 55.2 кДж/м2 до 77.1 кДж/м2 (на 40 %). Як показали дослідження методами диференціальної скануючої калориметрії і скануючої електронної мікроскопії, спостережувані ефекти обумовлені утворенням орієнтаційного порядку; збільшенням ступеня кристалічності (з 64 до 69%) внаслідок обумовленої РКБКЕ індукованої деформацією кристалізації; формуванням більш досконалої кристалічної структури за рахунок того, що деформація зсувом під тиском посилює трансформацію кристала більш ефективно, ніж деформація розтягуванням.

Біографії авторів

V. А. Beloshenko, Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна Національної академії наук України (ДонФТІ НАНУ), м. Київ

 д-р техн. наук, проф., директор

А. V. Voznyak, Криворізький державний педагогічний університет (КДПУ), м. Кривий Ріг

канд. фіз.-мат. наук, доцент

I. V. Vozniak, Центр молекулярних і макромолекулярних досліджень (ЦММД), м. Лодзь, Польща

 канд. фіз.-мат. наук, ст. наук. співр.

I. V. Vozniak, Центр молекулярних і макромолекулярних досліджень (ЦММД), м. Лодзь, Польща

 канд. фіз.-мат. наук, ст. наук. співр.

V. Yu. Dmitrenko, Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна Національної академії наук України (ДонФТІ НАНУ), м. Київ

канд. техн. наук

B. М. Savchenko, Київський національний університет технологій та дизайну (КНУТД), м. Київ

 д-р техн. наук, проф.

Посилання

Murariu M., Dubois. P. PLA composites: From production to properties. Advanced Drug Delivery Reviews. 2016. (107), pp. 17–46. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.04.003

Luckachan G., Pillai C.K.S. Biodegradable polymers – a review on recent trends and emerging perspectives. J. Polym. Environ. 2011. 3 (19), pp. 637–676. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-011-0317-1

Mauck S.C., Wang S., Ding W.Y., Rohde B.J., Fortune C.K., Yang G.Z., Ahn S.K., Robertson M.L. Biorenewable tough blends of polylactide and acrylated epoxidized soybean oil compatibilized by a polylactide star polymer. Macromolecules. 2016. 5 (49), pp. 1605–1615. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b02613

Huang Y.F., Chang R.X., Han L.L., Shan G.R., Bao Y.Z., Pan P.J. ABA-type thermoplastic elastomers composed of poly(epsilon-caprolactone-co-delta-valerolactone) soft midblock and polymorphic poly(lactic acid) hard end blocks. ACS Sustain. Chem. Eng. 2016. 1 (4), pp. 121–128. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00855

Voznyak Yu., Morawiec J., Galeski A. Ductility of polylactide composites reinforced with poly(butylene succinate) nanofibers. Composites: Part A. 2016. (90), pp. 218–224. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.07.011

Sun Y., Yang L.P., Lu X.H., He C.B. Biodegradable and renewable poly(lactide)-lignin composites: synthesis, interface and toughening mechanism. J. Mater. Chem. A. 2015. 7 (3), pp. 3699–3709. DOI: https://doi.org/10.1039/C4TA05991C

Kmettya Á., Báránya T., Karger-Kocsis J. Self-reinforced polymeric materials: A review. Progress in Polymer Science. 2010. 10 (35), P. 1288–1310. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.07.002

Beloshenko V., Vozniak Iu., Beygelzimer Y., Estrin Y., Kulagin R. Severe Plastic Deformation of Polymers. Mater. Trans. 2019. 7 (60), pp. 1192–1202. DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201912

Beloshenko V.A., Voznyak A.V., Voznyak Y.V. Control of the mechanical and thermal properties of semicrystalline polymers via a new processing route of the equal channel multiple angular extrusion. Polym. Eng. Sci. 2014. 3. (54), pp. 531–539. DOI: https://doi.org/10.1002/pen.23583

Puiggali J., Ikada Y., Tsuji H., Cartier L., Okihara T., Lotz B. The frustrated structure of poly (l-lactide). Polymer. 2000. 25 (41), pp. 8921–8930. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00235-4

Sawai D., Takahashi K., Imamura T. , Nakamura K., Kanamoto T., Hyon S. H. Preparation of oriented β form poly(L lactic acid) by solid state extrusion. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002. (40), pp. 95–104. DOI: https://doi.org/10.1002/polb.10076

Beloshenko V.A., Voznyak A.V., Voznyak Y.V., Dudarenko G.V. Equal-Channel Multiple Angular Extrusion of Polyethylene. J. Appl. Polym. Sci. 2013. (127), pp. 1377–1386. DOI: https://doi.org/10.1002/app.37993

Опубліковано
2020-03-31
Розділ
РОЗДІЛ II ПРОЦЕСИ ОБРОБКИ ТИСКОМ У МАШИНОБУДУВАННІ