Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Исследование поверхностных свойств биокомпозиционных материалов, модифицированных обработкой в плазме коронного разряда

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-205-215

Аннотация

Проведены исследования, направленные на определение особенностей печати на биокомпозиционных полимерных материалах. Установлено, что необработанные композиционные пленки характеризуются низкой адгезионной прочностью на границе композиционная пленка – краска, поверхностное натяжение не превышало 28 мН/м, краевой угол смачивания составил больше 80 градусов. При активации поверхности методом «коронного» разряда адгезионные свойства проявляются в большей степени, причем, с увеличением напряжения обработки «коронного» разряда, увеличивается и адгезионная прочность. Так, при обработке поверхности напряжением 25 кВ поверхностное натяжение для исследуемых композитов оценивали выше 40 мН/м, а краевой угол смачивания меньше 45 градусов. Для БГК на основе ПЭНП и ТПК различной основы (кукурузный, гороховый, рисовый) адгезионная прочность оценивали в интервале от 2,9 до 3,5 Н/см2, для ПКМ на основе ПЭНП и ОРД - 29 Н/см2. Результатом такой работы является увеличение поверхностного натяжения, вследствие появления полярных групп на поверхности композиционных пленок, в частности, кислородсодержащих С-О и С=О, что подтверждается Фурье-ИК-спектроскопией. Несмотря на то, что при активации поверхности композиционных пленок адгезионная прочность на границе пленка-краска увеличивается, замечено, что для БГК на основе ПЭНП и термопластичного крахмала адгезионные свойства непостоянные и со временем снижаются. Спустя две недели адгезионную прочность оценивали, в среднем, 1,4 Н/см2. Скорее всего, БГК при активации поверхности «коронным» разрядом не переходят в электретное состояние, а также действуют внешние факторы, такие как температура и влажность, в результате уменьшается количество полярных групп на поверхности. Для ПКМ на основе ПЭНП и ОРД наоборот, наблюдали незначительное снижение адгезионной прочности с 29 до 27 Н/см2, что обуславливается химической природой исходных компонентов.

Об авторах

И. Ю. Васильев
Московский политехнический университет
Россия

научный сотрудник, кафедра инновационных материалов принтмедиаиндустрии, ул. Большая Семеновская, 38, г. Москва, 107023, Россия



В. В. Ананьев
Московский политехнический университет

к.т.н., профессор, кафедра инновационных материалов принтмедиаиндустрии, ул. Большая Семеновская, 38, г. Москва, 107023, Россия



Список литературы

1. Васильева Н.Г. Биоразлагаемые полимеры // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. №. 22. С. 156-157.

2. Razavi S.М.A., Cui S.W, Ding H. Structural and physicochemical characteristics of a novel water-soluble gum from Lallemantia royleana seed // International Journal of Biological Macromolecules. 2016. V. 83. P. 142–151. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2015.11.076

3. Kwon S.S. Kong B.J., Park S.N. Physicochemical properties of pH-sensitive hydrogels based on hydroxyethyl cellulose-hyaluronic acid and for applications as transdermal delivery systems for skin lesions // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2015. V. 92. P. 146–154. doi: 10.1016/j.ejpb.2015.02.025

4. Salarbashi D., Tajik S., Shojaee-Aliabadi S. et al. Development of new active packaging film made from a soluble soybean polysaccharide incorporated Zataria multiflora Boiss and Mentha pulegium essential oils // Food Chemistry. 2014. V. 146. P. 614–622. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.09.014

5. Tajik S., Maghsoudlou Y., Khodaiyan F. et al. Soluble soybean polysaccharide: A new carbohydrate to make a biodegradable film for sustainable green packaging // Carbohydrate Polymers. 2013. V. 97. № 2. P. 817–824. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.05.037

6. Asyakina L.K., Dolganyuka V.F., Belova D.D. et al. The study of rheological behavior and safety metrics of natural biopolymers // Foods and Raw Materials. 2015. V. 4. № 1. P. 70–78. doi: 10.21179/2308–4057–2016- 1–70–78

7. Torres F.G., Troncoso O.P., Torres C. et al. Biodegradability and mechanical properties of starch films from Andean crops // International Journal of Biological Macromolecules. 2011. V. 48. № 4. P. 603–606. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2011.01.026

8. Колпакова В.В., Усачёв И.С., Сарджвеладзе А.С., Лукин Н.Д. и др. Термопластичный крахмал в составе биораэлагаемой полимерной пленки // Кондитерское и хлебопекарное производство. 2018. №. 1-2. С. 21-25.

9. Lukin D., Kolpakova V., Ananyev V. et al. Application of thermoplastic starch and starch containing waste of food industry in biodegradable polymer compositions // Рroceedings of the 12th international conference on polysaccharides-glycoscience. Prague. 2016. P. 58–62.

10. Kolpakova V.V., Usachev I.S., Sarjveladze A.S. Solomin D.A., Ananyev V.V., Vasiliev I.Yu. Improving the technology of using thermoplastic starch for a biodegradable polymer film // Food industry. 2017. V. 8. P. 34–38.

11. Avérous L., Pollet E. Biodegradable polymers // Environmental Silicate Nano-Biocomposites. London: Springer, 2012. P. 13–39. doi: 10.1007/978–1–4471–4108–2_2

12. Wilhelm H.M., Sierakowski M.R., Souza G.P. et al. Starch films reinforced with mineral clay // Carbohydrate Polymers. 2003. V. 52. №. 2. P. 101–110. doi: 10.1016/S0144–8617(02)00239–4

13. Tabasum Shazia, Younas Muhammad, Zaeem Muhammad Ansab, Majeed Irfan et al. A review on blending of corn starch with natural and synthetic polymers, and inorganic nanoparticles with mathematical modeling // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. V. 122. №. 1. P. 969–996. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.10.092

14. Ren H., Ouyang G., Iyer S.S., Yang Y.–T. Mechanism and process window study for die-to-wafer (d2w) hybrid bonding // ECS Journal of Solid State Science and Technology. 2021. V. 10. №. 6. P. 064008. doi: 10.1149/2162–8777/ac0a52

15. Токарева Н.Е. Оценка скорости разложения полиэтилена с добавкой D2W //Инновационные факторы развития транспорта // Теория и практика. 2018. С. 79-81.

16. Обыденова А.А., Мяленко Д.М. Исследование физико-механических и органолептических характеристики биоразлагаемой полимерной упаковки на основе полиэтилена, модифицированного оксо-добавкой D2W // Пищевые инновации и биотехнологии. 2022. С. 298-300.

17. Ершова О.В., Бодьян Л.А., Пономарев А.П., Бахаева А.Н. Влияние химической деструкции на изменение физико-механических свойств упаковочных полимерных плёнок с добавкой d2w // Современные проблемы науки и образования. 2015. №. 1-1. С. 1981-1981.

18. Серова В.Н., Гарипов Р.М. Флексографская печать на полимерных упаковочных пленках (обзор) // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. №. 11. С. 106-114.

19. Komolova E.A., Toshchakova Y.D., Litunov S.N. Printing on film // In the book: Technology and technology of petrochemical and oil and gas production. Materials of the 9th International Scientific and Technical Conference. 2019. P. 254–255.

20. Никуличева С.М. Сочетание различных технологий в полиграфии // Дизайн и архитектура: синтез теории и практики. 2019. С. 207-212.

21. Серова В.Н., Носкова Э.Н., Мирхусаинов Э.Р. Характеристики флексографской печати на полимерных пленках // Вестник Казанского технологического университета. 2016. V. 19. №. 15. С. 67-69.

22. Кадыкова Ю.А., Арзамасцев С.В., Бредихин П.А. Коронный разряд как метод модификации полиэтилена // Роль опорного вуза в развитии транспортно-энергетического комплекса саратовской области (Трансэнергоком-2018). 2018. С. 38-40.

23. Галиханов М.Ф., Шайхиев И.Г., Дряхлов В.О. Применение коронного разряда для модификации полимерных мембран // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнология. 2022. С. 121-125.

24. Васильев И.Ю., Ананьев В.В., Чернов М.Е. Тонкие химические технологии // Тонкие химические технологии. 2022. Т. 17. №. 3. С. 231-241. doi: 10.32362/2410–6593–2022–17–3–231–241

25. Vasil'ev I.Y., Anan'ev V.V, Sultanova Y.M, Kolpakova V.V. The Influence of the Composition of Polyethylene, Starch, and Monoglyceride Biodegradable Compositions on Their Physicomechanical Properties and Structure // Polymer Science, Series D. 2022. V. 15. №. 1. P. 122–127. doi: 10.1134/S1995421222010257

26. Васильев И.Ю., Ананьев В.В., Колпакова В.В., Сарджвеладзе А.С. Разработка технологии получения биоразлагаемых композиций на основе полиэтилена, крахмала и моноглицеридов // Тонкие химические технологии. 2020. Т. 15. №. 6. С. 44-55. doi: 10.32362/2410- 6593–2020–15–6–44–55

27. Vasilyev I., Ananiev V., Sultanova Yu., Kolpakova V. Effect of the Biodegradable Compounds Composition with Monoglycerides on Mechanical Properties // In: Materials Science Forum. 2021. V. 1031. P. 7–16. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1031.7


Рецензия

Для цитирования:


Васильев И.Ю., Ананьев В.В. Исследование поверхностных свойств биокомпозиционных материалов, модифицированных обработкой в плазме коронного разряда. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023;85(2):205-215. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-205-215

For citation:


Vasilyev I.Y., Ananyev V.V. Investigation of surface properties of biocomposite materials modified by corona plasma treatment. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2023;85(2):205-215. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-205-215

Просмотров: 161


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)