Registration Number
0824U002541, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
22-08-2024
popup.evolution
.
Title
Development of biocomposite materials based on modified components resistant to atmospheric factors
Author
Volodymyr Shehynskyi,
popup.head Vitaliy Kashytskiy
popup.opponent Maksym V. Yurzhenko
popup.opponent Sapronov Oleksandr O.
popup.review Nataliia Y. Imbirovych
popup.review Inna Boiarska
popup.rada
Lutsk National Technical University
Description
В роботі розглянуто особливості формування структури та досліджено властивості бікомпозитних матеріалів на основі біополімерної матриці білкової природи та наповнювачів рослинного походження, які модифіковані гідрофобними речовинами. Це дозволить підвищити стійкість біокомпозитних виробів до експлуатації у вологому середовищі, за понижених температур та в умовах циклічної зміни температури.
Мета роботи - дослідити властивості та особливості формування структури модифікованих біокомпозитів на основі компонентів природного походження, які мають стійкість до впливу атмосферних факторів за рахунок використання гідрофобних речовин та технології модифікації матеріалів.
Наукова новизна роботи:
1. Вперше встановлено, що за оптимального вмісту парафіну в кількості 4 мас.ч. та втрати вологості композиції 10 % відбувається підвищення на 20 % міцності на стиснення глютинових біокомпозитних матеріалів, які містять порошок деревного борошна (100 мас.ч.), що пов’язано з формуванням щільної структури біокомпозитів через зменшення опору переміщенню частинок наповнювача, на поверхні яких знаходиться гідрофобна добавка.
2. Показано, що використання парафіну в оптимальні кількості 14 мас.ч. в композиції з подрібненими стеблами дикорослих трав (100 мас.ч.) забезпечує підвищення на 76-78 % міцності на стиснення біокомпозитів в результаті антифрикційного впливу гідрофобної добавки, яка забезпечує компактне розташування частинок стебел в біополімерній матриці та формування фізико-хімічних зв’язків між активними групами добавки та компонентами біокомпозиту.
3. Встановлено, що введення оліфи Оксоль до складу біокомпозитного матеріалу в оптимальній кількості (4 мас.ч.) з додатковою обробкою біокомпозиту в середовищі розплавленого парафіну забезпечує формування захисного шару у вигляді плівки, що дозволяє знизити гігроскопічність біокомпозитних матеріалів до 0,37 % в умовах експлуатації за підвищеної вологості.
4. Додаткова обробка у середовищі оліфи Оксоль глютинових біокомпозитних матеріалів, які містять деревне борошно та гідрофобну добавку оліфу в оптимальній кількості 4,0 мас.ч., підвищує у 3,0-6,3 раз межу міцності на стиснення у випадку циклічної зміни температури від 25 °С до -25 °С за рахунок формування стійкої захисної плівки на поверхні біокомпозитного матеріалу.
Практичним результатом роботи є розробка нових біокомпозитних покриттів, які мають високу міцність на стиснення, ударну в’язкість, можливість до експлуатації в умовах підвищеної вологості, понижених або підвищених температур, циклічної зміни температур.
Розділ 1. Представлено характеристику біокомпозитних матеріалів на основі синтетичних матриць та біополімерів. Показано переваги біокомпозитних матеріалів, представлено широкий спектр видів наповнювачів, які являють собою відходи сільськогосподарського виробництва або харчової промисловості.
Розділ 2. Використано сучасні та класичні методи дослідження механічних та експлуатаційних властивостей, а також мікроструктури біокомпозитних матеріалів. Визначено механічні характеристики біокомпозитних матеріалів: адгезійна міцність, твердість, міцність на стиснення та ударна в’язкість. Визначено стійкість біокомпозитів у вологому середовищі, в умовах понижених температур та циклічної зміни температури.
Розділ 3. Визначено адгезійну міцність глютинового біополімеру залежно від тривалості витримки в тепловому полі та температури термічної обробки, яка забезпечує процес формування фізико-хімічних зв’язків. В результаті введення парафіну в кількості 4 мас.ч. відбувається підвищення на 26-39 % міцності на стиснення, що визначається здатністю матеріалу формувати ущільнену структуру через наявність гідрофобної добавки, яка виконує мастильну функцію.
Розділ 4. Найвищу гігроскопічну вологість (18,5 %) мають біокомпозитні зразків без гідрофобного покриття та додаткової термічної обробки. Термічна обробка забезпечує формування щільної структури біополімерної матриці, що ускладнює проникання молекул води всередину глобул амінокислот глютинової матриці.
Подано технологію формування біокомпозитних виробів, які містять комплекс наповнювачів (деревне борошно та подрібнені стебла дикорослих трав) в оптимальній кількості та модифікуючу добавку (парафін).
Registration Date
2024-07-12
popup.nrat_date
2024-07-12 / 2026-07-01
