ПОЛУЧЕНИЕ ПОРИСТОГО ФИЛАМЕНТА ИЗ ПОЛИЛАКТИДА
Аннотация
В данной работе рассмотрен процесс получения и исследования пористого филамента полилактида экструзионным методом с добавлением бикарбоната натрия и лимонной кислоты в концентрациях 1%, 5% и 10%. С помощью математического моделирования подобран режим экструзии (давление 153 Па, частота оборотов 27 об/мин) полилактида (ПЛ) марки NatureWorks (Cx = 60 %, Тпл = 170-190 °С) на одношнековом экструдере (“Bestfillamets”, Китай). Показана зависимость молекулярной массы, плотности, модуля упругости на сжатие ПЛ от концентрации вспенивающих веществ. Установлено, что применение порообразователей приводит к падению молекулярной массы ПЛ с 119 кДа до 72,2 кДа. По данным ИК-Фурье спектроскопии доказано, что использование бикарбоната натрия во время экструзии не приводит к изменению структуры полимера и появлению новых связей. По данным сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) филамента ПЛ доказано, что используемая технология приводит к образованию пор размером от 180 мкм до 420 мкм, доля открытых пор составляет от 7 до 13 шт на объем исследуемого образца в зависимости от концентрации порообразователя. Плотность полученных образцов ПЛ находится в диапазоне от 1,08 до 0,85 г/см3 и снижается по сравнению с исходным ПЛ в 1,2-1,5 раза. При исследовании образцов пористого ПЛ на сжатие установлено, что с увеличением количества пор происходит снижение модуля упругости с 1100 МПа до 114 МПа. Предложенный метод при его оптимизации может быть применим для получения пористого полилактида для производства упаковки.
Для цитирования:
Серебряков Д.Р., Черник Д.В., Суханова А.А. Получение пористого филамента из полилактида. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 127-136. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7187.
Литература
Volgina T.N., Krevsun V.V. Obtaining lactide bycatalytic depolymerizationof polymer wastes based on polylac-tide. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 10. P. 113-119. DOI: 10.6060/ivkkt.20226510.6631.
Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chetvertneva I.A., Karimov E.H., Egorov M.P., Movsumzade E.M., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Sevastyanova M.V., Voloshin A.I., Nifantyev N.E., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.Yu., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky I.A., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.Kh., Flid V.R., Loginova M.E. Renewable natural raw materials. structure, properties, application pro-spects. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 4-121. DOI: 10.6060/ivkkt.20216409.6465.
Malafeev K.V., Moskalyuk O.A., Popova E.N. Production and study of mechanical properties of composite monofilaments from polylactide. Coll. of mat. sci. conf. (Science Week of SPbPU). SPb.: SPbPU. 2016. P. 471-473 (in Russian).
Malafeev K.V., Moskalyuk O.A., Yudin V.E. Development and research of composite materials from polylac-tide for medical use. III All-Russian scientific forum (Science of the Future is the science of youth). Nizhniy Nov-gorod: OO “Interkonsalt K”. 2017. P. 77-78.
Shtilman M.I. Polymers of medical and biological purpose. Vysokomolek. Soed. Ser. А. 2010. V. 52. N 9. P. 1551-1569 (in Russian). DOI: 10.1134/S0965545X10090038.
Koëter S., van Loon C.J.M., van Susante J.L.C. Lateral Femoral Condyle Osteochondral Fracture Caused by a Pa-tella Luxation: Advantages and Disadvantages of PLA Fixation. Eur. J. Orthop. Surg. Traumatol. 2006. V. 16. N 3. P. 268–270. DOI: 10.1007/s00590-005-0053-0.
Timofeev S.M., Soboleva S.V. Study of the possibility of obtaining disposable tableware from biodegradable raw materials. Conf. proceed. (Young scientists in solving urgent problems of science). Krasnoyarsk: SibGU. 2022. P. 416-418 (in Russian).
Shcherbina L.A., Chvirov P.V., Rybakov A.A. Fibrous materials based on polylactide with prolonged pharmaco-logical effect. Conf. proceed. (Innovative technologies in textile and light industry). Vitebsk: Viteb. Gos. Tekhnol. Univ. 2018. P. 284-286 (in Russian).
Levchenko, E.V., Chernysheva N.L. Production of the biodegradable polymer polylactide. Vestn. Molodezhn. Nauki. 2016. N 4. P. 1-5 (in Russian).
Karyakin D.D., Maneeva E.S., Popov V.P., Zinyukhin G.B. Research of polylactide production technology. Orenburg: Orenburg. Gos. Univ. 2018. P. 1993-1995 (in Russian).
Belov D. Biodegradable polymer polylactide. Nauka In-novatsii. 2013. V. 127. N 9. P. 21-23 (in Russian).
Polylactide – term, formula, technology, properties, application [Polilaktid – eto, formula, tekhnologiya, svojstva, primenenie.]. Electronic resource. URL: https://proplast.ru/articles/pla/ (in Russian).
Bakirova I.N., Zenitova L.A. Gas-filled polymers. Kazan: Kazan. gos. tekhnol. univ. 2009. 105 p. (in Russian).
Standau T., Zhao C., Castellón S.M. Chemical Modification and Foam Processing of Polylactide (PLA). Poly-mers. 2019. V. 11. N 2. P. 306. DOI: 10.3390/polym11020306.
Joël R., Gendron R., Champagne M.F. Extrusion foam-ing of poly (lactic acid) blown with CO2: Toward 100 % green material. Cellular Polym. 2007. T. 26. Вып. 2. С. 83-115. DOI: 10.1177/0262489307026002.
Julien J.-M., Bénézet J.-C., Lafranche E. Development of poly (lactic acid) cellular materials: Physical and mor-phological characterizations. Polymer. 2012. V. 53. N 25. P. 5855-5895. DOI:10.1016/j.polymer.2012.10.005.
Lim L.-T., Auras R., Rubino M. Processing technologies for poly(lactic acid). Progress Polym. Sci. 2008. V. 33. N 8. P. 820-852. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2008.05.004.
Nofar M., Ameli A., Park C.B. A novel technology to manufacture biodegradable polylactide bead foam prod-ucts. Mater. Des. 2015. V. 83. P. 413-421. DOI: 10.1016/ j.matdes.2015.06.052.
Zimnyakov D.A., Epifanov E.O., Kalacheva A.V. Features of Quasi-Isothermal Foaming of the SCF-Plasticized Polylactide: the Effect of Transition from the Foam Expansion to Collapse. Superkritikal Flyuids: Teoriya Praktika. 2020. V. 15. N 1. P. 112-123 (in Russian). DOI: 10.34984/SCFTP.2020.15.1.005.
Zalepugin D.Yu., Til’kunova N.A., Mishin V.S. Formation of porosity in bioresorbable polymers by their treatment in gaseous, liquid and supercritical carbon dioxide. Superkritikal Flyuids: Teoriya Praktika. 2007. V. 2. N 1. P. 61-68 (in Russian).
GOST 4651 – 2014. Plastics. Compression test method: Interstate Standard. Date of introduction: 01.03.2015. Minsk: Standartinform. 1999. 27 p. (in Russian).
Kochetkova N.A., Shaposhnikov A.A., Khmyrov A.V. Study of the structure of zinc, cobalt, manganese, and ferrous iron citrates using infrared spectroscopy. Region-al. Geosistemy. 2009. V. 8. N 3. P. 58 (in Russian).
