vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2023-3-165-172vguit-3309Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyСовременные аспекты исследования влияния физических воздействий на свойства полимеровModern aspects of the study of the influence of physical effects on the properties of polymershttps://orcid.org/0000-0003-3547-716XГубановаМ. И.GubanovaM. I.

к.т.н., доцент, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, 11, Москва, 125080, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, industrial design, packaging technology and expertise department, Volokolamskoye Shosse, 11, Moscow, 125080

gubanovami@mgupp.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3701-5962СоловьеваА. О.SolovyovaA. O.

аспирант, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, 11, Москва, 125080, Россия

graduate student, industrial design, packaging technology and expertise department, Volokolamskoye Shosse, 11, Moscow, 125080

kytiama@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3370-4226КиршИ. А.KirshI. A.

д.х.н., зав. кафедрой, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, 11, Москва, 125080, Россия

Dr. Sci. (Chem.), head of department, Industrial design, packaging technology and expertise department, Volokolamskoye Shosse, 11, Moscow, 125080

irina-kirsh@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0633-0003БанниковаО. А.BannikovaO. A.

к.т.н., доцент, кафедра промышленного дизайна, технологии упаковки и экспертизы, Волоколамское шоссе, 11, Москва, 125080, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, industrial design, packaging technology and expertise department, Volokolamskoye Shosse, 11, Moscow, 125080

bannikovaoa@mgupp.ruРоссийский биотехнологический университетBiotechnological University202302092023853165172Copyright © Губанова М.И., Соловьева А.О., Кирш И.А., Банникова О.А., 20232023Губанова М.И., Соловьева А.О., Кирш И.А., Банникова О.А.Gubanova M.I., Solovyova A.O., Kirsh I.A., Bannikova O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3309

Статья посвящена анализу современных аспектов физического воздействия на полимерные материалы и их качественные характеристики. В процессе изучения литературы были выделены как положительные, так и отрицательные стороны физического воздействия на структуру, и качество полимерных материалов. В качестве физических методов воздействия были рассмотрены: ультрафиолетовое облучение, ионизирующее и микроволновые излучения, лазерное воздействие, механическое нагружение, термическая обработка и другие. Описан опыт применения физического воздействия для расширения области применения полимеров, включая повышение прочности, термостойкости, устойчивости к коррозии и др. Затронуты риски, которые могут возникать в результате воздействия на различные структуры полимерных материалов, в том числе применяемых для упаковки пищевых продуктов. Обозначена перспективность изучения влияния микроволнового излучения, как вида физического воздействия на полимеры, с целью снижения негативных последствий. Данная статья может быть полезна специалистам, занимающимся разработкой и производством полимерных материалов, а также для научных исследователей, занимающихся изучением физических свойств материалов.

The article is devoted to the analysis of modern aspects of physical impact on polymer materials and their qualitative characteristics. In the process of studying the literature, both positive and negative sides of physical impact on the structure and quality of polymer materials were identified. The following physical methods of exposure were considered: ultraviolet irradiation, ionizing and microwave radiation, laser exposure, mechanical loading, heat treatment and others. The experience of applying physical impact to expand the field of application of polymers, including increasing strength, heat resistance, corrosion resistance, etc., is described. The risks that may arise as a result of exposure to various structures of polymer materials, including those used for food packaging, are touched upon. The prospects of studying the effect of microwave radiation as a type of physical impact on polymers in order to reduce negative consequences are indicated. This article may be useful for specialists involved in the development and production of polymer materials, as well as for scientific researchers studying the physical properties of materials.

полимерыполимерные материалымикроволновое излучениефизическое воздействиесверхвысокочастотное излучениемодификация полимеровpolymerspolymer materialsmicrowave radiationphysical impactultrahigh frequency radiationmodification of polymersReferencesШавшукова С.Ю., Вихарева И.Н., Удалова Е.А. Применение микроволнового излучения в химии полимеров // Башкирский химический журнал. 2010. Т. 17. №. 2. С. 116–120.Shavshukova S.Yu., Vikhareva I.N., Udalova E.A. Application of microwave radiation in polymer chemistry. Bashkir Chemical Journal. 2010. vol. 17. no. 2. pp. 116–120. (in Russian).Шаганов О.Т., Янов В.В., Зенитова Л.А. Исследование поведения полиэилена, наполненного шунгитом в условиях климатических воздействий // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. №. 15. С. 113–116.Shaganov O.T., Yanov V.V., Zenitova L.A. Investigation of the behavior of polyylene filled with shungite under climatic influences. Bulletin of Kazan Technological University. 2016. vol. 19. no. 15. pp. 113–116. (in Russian).Калганова С.Г., Архангельский Ю.С., Лаврентьев В.А., Тригорлый С.В. Научные основы модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле // Вопросы электротехнологии. 2017. №. 1. С. 26-35.Kalganova S.G., Arkhangelsky Yu.S., Lavrentiev V.A., Trigorly S.V. Scientific principles of modification of polymer materials in a microwave electromagnetic field. Issues of electrotechnology. 2017. no. 1. pp. 26-35. (in Russian).Абуталипова Е.М., Кузеев И.Р., Шулаев Н.С. Улучшение эксплуатационных свойств изоляционных покрытий с использованием сверхвысокочастотного излучения // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. №. 4. С. 316–327.Abutalipova E.M., Kuzeev I.R., Shulaev N.S. Improvement of operational properties of insulating coatings using ultrahigh-frequency radiation. Electronic scientific journal Oil and Gas business. 2013. no. 4. pp. 316–327. (in Russian).Насыбуллин А.Р. Разработка и исследование СВЧ-устройств для технологий переработки полиэтилентерефталата. 2012.Nasybullin A.R. Development and research of microwave devices for polyethylene terephthalate processing technologies. 2012. (in Russian).Банный В.А., Игнатенко В.А. Применение полимерных радиопоглощающих материалов в решении проблемы электромагнитной безопасности // Проблемы здоровья и экологии. 2016. №. 3 (49). С. 9–13.Banny V.A., Ignatenko V.A. Application of polymer radio-absorbing materials in solving the problem of electromagnetic safety. Problems of health and ecology. 2016. no. 3 (49). pp. 9–13. (in Russian).Бокова Е.С., Сайдук А.А., Андрианова Г.П. Влияние электромагнитной обработки на условия получения и свойства полимер-полимерных комплексов на основе полиакриловой кислоты и мочевиноформальдегидного сополимера // Пластические массы. 2007. №. 2. С. 44-47.Bokova E.S., Saiduk A.A., Andrianova G.P. Influence of electromagnetic treatment on the conditions for obtaining and properties of polymer-polymer complexes based on polyacrylic acid and urea-formaldehyde copolymer. Plastic masses. 2007. no. 2. pp. 44-47. (in Russian).Сулейманов Д.Ф., Сулейманова А.А. Конструкция вальцов для получения рифленых листов из поливинилхлоридных материалов // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2019. №. 16. С. 8-10.Suleymanov D.F., Suleymanova A.A. Design of rollers for producing corrugated sheets from polyvinyl chloride materials. Journal of Advanced Research in Technical Science. 2019. no. 16. pp. 8-10. (in Russian).Бараненко Д.А. и др. Влияние микроволновой обработки на показатели качества и безопасности упакованных пищевых ингредиентов с низким содержанием влаги // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2017. №. 3. С. 3–9.Baranenko D.A. et al. The effect of microwave processing on the quality and safety of packaged food ingredients with low moisture content. Scientific journal of NIU ITMO. The series "Processes and devices of food production". 2017. no. 3. pp. 3–9. (in Russian).Мудров А.Н. Влияние микроволнового нагрева на кинетические закономерности процесса радикальной полимеризации виниловых мономеров. 2013.Mudrov A.N. The effect of microwave heating on the kinetic laws of the process of radical polymerization of vinyl monomers. 2013. (in Russian).Абуталипова Е.М. и др. Влияние энергии СВЧ-излучения на эволюцию структуры полимерных материалов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. №. 4. С. 151–162.Abutalipova E.M. et al. The effect of microwave radiation energy on the evolution of the structure of polymer materials. Problems of collection, preparation and transportation of oil and petroleum products. 2015. no. 4. pp. 151–162. (in Russian).Рахманкулов Д.Л., Шавшукова С.Ю., Вихарева И.Н. Применение микроволнового излучения в пищевой отрасли // Башкирский химический журнал. 2008. Т. 15. №. 1. С. 73–75.Rakhmankulov D.L., Shavshukova S.Yu., Vikhareva I.N. Application of microwave radiation in the food industry. Bashkir Chemical Journal. 2008. vol. 15. no. 1. pp. 73–75. (in Russian).Горин Д.А. и др. Влияние микроволнового излучения на полимерные микрокапсулы с неорганическими наночастицами // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. №. 2. С. 45.Gorin D.A. et al. The effect of microwave radiation on polymer microcapsules with inorganic nanoparticles. Letters to ZhTF. 2006. vol. 32. no. 2. pp. 45. (in Russian).Кузнецов Р.Е. Влияние микроволнового излучения на синтез и свойства водорастворимых полимеров Nвинилпирролидона и акриламида. 2009.Kuznetsov R.E. The effect of microwave radiation on the synthesis and properties of water-soluble polymers of N-vinylpyrrolidone and acrylamide. 2009. (in Russian).Абуталипова Е.М., Бугай Д.Е. Научные основы применения свч излучения для улучшения технологических свойств полимерных изоляционных покрытий // Нефтегазовое дело. 2015. Т. 13. №. 3. С. 94–98.Abutalipova E.M., Bugai D.E. Scientific foundations of the use of microwave radiation to improve the technological properties of polymer insulation coatings. Oil and gas business. 2015. vol. 13. no. 3. pp. 94–98. (in Russian).Симилейская Б.С. Некоторые аспекты миграции химических веществ под влиянием СВЧ-излучения // Токсикологический вестник. 2011. №. 2 (107). С. 42–45.Simileyskaya B.S. Some aspects of chemical migration under the influence of microwave radiation. Toxicological Bulletin. 2011. no. 2 (107). pp. 42–45. (in Russian).Абуталипова Е.М. и др. Исследование влияния энергии электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на структуру и свойства полимерных изоляционных материалов // Нефтегазохимия. 2016. №. 4. С. 51–55.Abutalipova E.M. et al. Investigation of the effect of electromagnetic radiation energy in the microwave range on the structure and properties of polymer insulation materials. Oil and gas chemistry. 2016. no. 4. pp. 51–55. (in Russian).Нефедов В.Н. и др. Перспективы применения наукоёмких микроволновых технологий // T-CommТелекоммуникации и Транспорт. 2017. Т. 11. №. 6. С. 33–37.Nefedov V.N. et al. Prospects for the application of high-tech microwave technologies. T-Comm–Telecommunications and Transport. 2017. vol. 11. no. 6. pp. 33–37. (in Russian).Катаева С.Е. О санитарно-химических исследованиях полимерных материалов, применяемых в народном хозяйстве // Гигиена и санитария. 1992. №. 2. С. 57–58.Kataeva S.E. On sanitary and chemical studies of polymer materials used in the national economy. Hygiene and sanitation. 1992. no. 2. pp. 57–58. (in Russian).Баронин Г.С. и др. Влияние СВЧ-излучения на формирование структурно-механических свойств модифицированных полимер-углеродных материалов при твердофазной экструзии // Прикладная математика & Физика. 2011. Т. 23. №. 11 (106). С. 123–128.Baronin G.S. et al. The effect of microwave radiation on the formation of structural and mechanical properties of modified polymer-carbon materials during solid-phase extrusion. Applied Mathematics & Physics. 2011. vol. 23. no. 11 (106). pp. 123–128. (in Russian).Чихачева И.П. и др. Влияние микроволнового излучения на фазовое состояние и свойства поливинилового спирта // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. №. 3. С. 93–97.Chikhacheva I.P. et al. The effect of microwave radiation on the phase state and properties of polyvinyl alcohol. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2010. vol. 53. no. 3. pp. 93–97. (in Russian).Завражин Д.О., Попов А.Г. Влияние СВЧ-излучения на формирование структуры с улучшенными физико-механическими характеристиками модифицированных полимер-углеродных материалов при твердофазной обработке давлением // Перспективные материалы. 2011. №. 11. С. 389–395.Zavrazhin D.O., Popov A.G. The effect of microwave radiation on the formation of a structure with improved physical and mechanical characteristics of modified polymer-carbon materials during solid-phase pressure treatment. Promising materials. 2011. no. 11. pp. 389–395. (in Russian).Сулейманов Д.Ф. и др. Технология изменения характеристик изоляционных материалов на основе поливинилхлорида под влиянием микроволнового излучения // Sciences of Europe. 2017. №. 13–2 (13). С. 94–98.Suleymanov D.F. et al. Technology of changing the characteristics of insulating materials based on polyvinyl chloride under the influence of microwave radiation. Sciences of Europe. 2017. no. 13–2 (13). pp. 94–98. (in Russian).Румянцева Ю.В. и др. Влияние микроволнового излучения на радикальную полимеризацию акриламида в растворе в режиме динамической мощности // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2012. Т. 55. №. 12. С. 114–117.Rumyantseva Yu. V. et al. Effect of microwave radiation on radical polymerization of acrylamide in solution in dynamic power mode. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2012. vol. 55. no. 12. – pp. 114–117. (in Russian).Фазуллин Д.Д., Маврин Г.В., Шайхиев И.Г. Воздействие СВЧ-излучения на тонкопленочные полимерные мембраны // Электронная обработка материалов. 2019. Т. 55. №. 3. С. 58–65.Fazullin D.D., Mavrin G.V., Shaikhiev I.G. The effect of microwave radiation on thin-film polymer membranes. Electronic processing of materials. 2019. vol. 55. no. 3. pp. 58–65. (in Russian).Abutalipova E.M. et al. Investigation of the effect of microwave-radiation energy flux on the structure and properties of polymeric insulating materials // Chemical and Petroleum Engineering. 2016. V. 52. №. 3–4. P. 212–216.Abutalipova E.M. et al. Investigation of the effect of microwave-radiation energy flux on the structure and properties of polymeric insulating materials. Chemical and Petroleum Engineering. 2016. vol. 52. no. 3–4. pp. 212–216.Afzal H.M. et al. Influence of microwave irradiation on thermal properties of PVA and PVA/graphene nanocomposites // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020. V. 139. P. 353–365.Afzal H.M. et al. Influence of microwave irradiation on thermal properties of PVA and PVA/graphene nanocomposites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020. vol. 139. pp. 353–365.Rawat N.K., Ghosal A., Ahmad S. Influence of microwave irradiation on various properties of nanopolythiophene and their anticorrosive nanocomposite coatings // RSC Advances. 2014. V. 4. №. 92. P. 50594–50605.Rawat N.K., Ghosal A., Ahmad S. Influence of microwave irradiation on various properties of nanopolythiophene and their anticorrosive nanocomposite coatings. RSC Advances. 2014. vol. 4. no. 92. pp. 50594–50605.Heidarpour M., Movahed S.O., Jourabchi S. The effect of microwave irradiation on the flotation of the selected polymers as a potential solution for plastic recycling // Journal of Polymers and the Environment. 2021. V. 29. P. 3130–3144.Heidarpour M., Movahed S.O., Jourabchi S. The effect of microwave irradiation on the flotation of the selected polymers as a potential solution for plastic recycling. Journal of Polymers and the Environment. 2021. vol. 29. pp. 3130–3144.Икромов Н.А. Исследования физико-механических свойств радиационно модифицированных эпоксидных композиций и покрытий на их основе // Universum: технические науки. 2021. №. 12-6 (93). С. 59-60.Ikromov N.A. Research on the physical and mechanical properties of radiation-modified epoxy compositions and coatings based on them. Universum: technical sciences. 2021. no. 12-6 (93). pp. 59-60. (in Russian).Аристов В.М., Аристова Е.П. Влияние структурной неоднородности на физические свойства частично кристаллических полимеров // Пластические массы. 2016. №. 3–4. С. 15–18.Aristov V.M., Aristova E.P. The effect of structural heterogeneity on the physical properties of partially crystalline polymers. Plastic masses. 2016. no. 3–4. pp. 15–18. (in Russian).Столяренко В.И., Ольшанский В.И. Анализ элементов технологии производства геленков из композиционного материала на основе стеклоткани // Вестник Витебского государственного технологического университета. 2021. №. 2 (41). С. 81–89.Stolyarenko V.I., Olshansky V.I. Analysis of the elements of the technology for the production of gelenks from a composite material based on fiberglass. Bulletin of the Vitebsk State Technological University. 2021. no. 2 (41). pp. 81–89. (in Russian).Дедов А.В., Черноусова Н.В. Эффективность снижения скорости десорбции пластификатора из поливинилхлорида // Пластические массы. 2017. №. 1–2. С. 12–14.Dedov A.V., Chernousova N.V. Efficiency of reducing the rate of desorption of plasticizer from polyvinyl chloride. Plastic masses. 2017. no. 1–2. pp. 12–14. (in Russian).Аристов В.М., Аристова Е.П. Влияние релаксационных явлений на физические свойства полимерных материалов // Пластические массы. 2017. №. 5–6. С. 3–6.Aristov V.M., Aristova E.P. Influence of relaxation phenomena on the physical properties of polymer materials. Plastic masses. 2017. no. 5–6. pp. 3–6. (in Russian).Негматов С.С. и др. Исследование вязкоупругих и адгезионно-прочностных свойств и разработка эффективных вибропоглощающих композиционных полимерных материалов и покрытий машиностроительного назначения // Пластические массы. 2020. №. 7–8. С. 32–36.Negmatov S.S. et al. Research of viscoelastic and adhesive-strength properties and development of effective vibration-absorbing composite polymer materials and coatings for machine-building purposes. Plastic masses. 2020. no. 7–8. pp. 32–36. (in Russian).Студецов В.Н., Черемухина И.В. Оценка физико-химической активности различных способов физической модификации // Фундаментальные исследования. 2016. №. 2–2. С. 299–302.Studetsov V.N., Cheremukhina I.V. Evaluation of physicochemical activity of various methods of physical modification. Fundamental research. 2016. no. 2–2. pp. 299–302. (in Russian).Черниговская M.A. Способы модификации полимерных материалов для формирования гибридных композитов с протонпроводящими свойствами // Вестник АнГТУ №. 2019. Т. 13. С. 101.Chernihiv M.A. Methods of modification of polymer materials for the formation of hybrid composites with proton-conducting properties. Bulletin of AnGTU No. 2019. vol. 13. pp. 101. (in Russian).Аккубикова В.А., Даутова И.Ф. Создание композиционных полимерных материалов методами модификации // Образование, наука и технологии: проблемы и перспективы. 2020. С. 120–122.Akkubikova V.A., Dautova I.F. Creation of composite polymer materials by modification methods. Education, science and technology: problems and prospects. 2020. pp. 120–122. (in Russian).Симилейская Б.С. Некоторые аспекты миграции химических веществ под влиянием СВЧ-излучения // Токсикологический вестник. 2011. №. 2 (107). С. 42-45.Simileiskaya B.S. Some aspects of migration of chemical substances under the influence of microwave radiation. Toxicological Bulletin. 2011. no. 2 (107). pp. 42-45. (in Russian).Тверитникова И.С. и др. Модификация полимерных смесей с сополимерами для получения полимерных композиций с улучшенными деформационно-прочностными характеристиками // Health, Food & Biotechnology. 2019. Т. 1. №. 3. С. 92–105.Tveritnikova I.S. et al. Modification of polymer mixtures with copolymers to obtain polymer compositions with improved deformation and strength characteristics. Health, Food & Biotechnology. 2019. vol. 1. no. 3. pp. 92–105. (in Russian).Абдукаримова С.А., Бозорова Н.Х., Тураев Э.Р. Особенности модификации полипропилена // Universum: технические науки. 2022. №. 1–2 (94). С. 80–84.Abdukarimova S.A., Bozorova N.H., Turaev E.R. Features of polypropylene modification. Universum: technical sciences. 2022. no. 1–2 (94). pp. 80–84. (in Russian).Nakajima H., Dijkstra P., Loos K. The recent developments in biobased polymers toward general and engineering applications: Polymers that are upgraded from biodegradable polymers, analogous to petroleum-derived polymers, and newly developed // Polymers. 2017. V. 9. №. 10. P. 523.Nakajima H., Dijkstra P., Loos K. The recent developments in biobased polymers towards general and engineering applications: Polymers that are upgraded from biodegradable polymers, analogous to petroleum-derived polymers, and newly developed. Polymers. 2017. vol. 9. no. 10. pp. 523.Кирш И.А. и др. Регулирование физико-механических свойств вторичного полиэтилентерефталата путем химической и физической модификации // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. №. 7. С. 79–82.Kirsh I.A. et al. Regulation of physical and mechanical properties of secondary polyethylene terephthalate by chemical and physical modification. Bulletin of Kazan Technological University. 2015. vol. 18. no. 7. pp. 79–82. (in Russian).Жазаева Е.М. Влияние термической обработки на макроскопические характеристики смесей полимеров // Нальчик: КБГУ им. ХМ Бербекова. 2015.Zhazaeva E.M. The effect of heat treatment on the macroscopic characteristics of polymer mixtures. Nalchik: KBSU named after HM Berbekov. 2015. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.