Registration Number
0825U002194, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
05-08-2025
popup.evolution
.
Title
Fundamentals of the Technology for Producing Polylactide Composites and 3D-Printed Products Based on Them
Author
Kechur Dmytro I.,
popup.head Volodymyr Levytskyi
popup.opponent Bohdan Savchenko
popup.opponent Volodymyr Lebedev
popup.review Oleksandr Grytsenko
popup.review Natalia Semenyuk
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Дисертаційну роботу присвячено розробленню основ технологій одержання нових полілактидних композитів, які відзначаються підвищеною технологічною сумісністю компонентів і експлуатаційними властивостями, а також виготовлення філаменту для використання в FDM 3Д друці.
Інтенсивний розвиток FDM 3D друку зумовлює потребу в удосконаленні полімерних матеріалів. Полілактид вирізняється екологічністю, низькою температурою плавлення, малою усадкою, але має низьку теплостійкість, крихкість та обмежені фізико-механічні властивості. Перспективним є створення композитів на його основі з додаванням крохмалю, CaCO₃, епоксидованої соєвої олії, а також формування комбінованих структур з заповненням модифікованими термореактивними смолами.
Розроблено фізико-хімічні і технологічні засади одержання модифікованих полілактид-крохмальних композитів та філаментів на їхній основі для використання в FDM 3Д друці. На підставі виявленого впливу крохмалю і ЕСО на закономірності модифікування і властивості полілактидних матеріалів обґрунтовано умови та раціональні технологічні параметри процесу виготовлення полілактидних крохмальвмісних матеріалів.
Обгрунтовано використання крохмалю та епоксидованої соєвої оливи (ЕСО) як технологічно сумісних модифікаторів полілактидних матеріалів під час фізичного суміщення у набряклому та в’язкотекучому стані. На підставі фізико-хімічних досліджень виявлено доцільність попереднього суміщення крохмалю з ЕСО з подальшим фізичним модифікуванням ними полілактиду за вмісту компонентів: крохмаль - до 25% мас., ЕСО - до 15% мас.
Виявлено, що розроблені полілактидні композити відзначаються покращеними технологічними властивостями. Відзначено збільшення ПТР до 50-60 г/10хв завдяки пластифікувальному впливу ЕСО за вмісту 10-15% мас, зменшення в’язкості розтопу, а також зниження енергії активації течії завдяки впливу крохмалю, що сприяє підвищенню технологічності під час переробки у в’язкотекучому стані екструзією та FDM друком.
Встановлено, що використання як модифікаторів полілактидних матеріалів гідрофільного крохмалю та гідрофобної ЕСО забезпечує стабільні у часі надмолекулярні структурні утворення полілактиду і крохмалю внаслідок перерозподілу міжмолекулярних взаємодій у досліджуваній системі за безпосередньої участі молекул ЕСО та стабільні фізико-хімічні і експлуатаційні характеристики цих матеріалів і виробів на їх основі під час тривалого використання.
Поєднання у розроблених виробах термопластичної полілактидної та термореактивної епоксидної або поліуретанової складової дає можливість сформувати унікальну гібридну структуру, що об’єднує високі фізико-механічні та теплофізичні характеристики, властиві термореактивним матеріалам та технологічністю під час переробки термопластичною складовою, а також переваги 3Д друку.
Модифіковані крохмалем та ЕСО полілактидні композити з гідрофобізованим кальцію карбонатом відзначаються підвищеними поверхневою твердістю до ≈ 15%, границею високоеластичності до 35%, коефіцієнтом структури до 50-55%, а також теплостійкістю на ≈70℃. Обгрунтовано використання полілактилних крохмальвмісних композитів як філаментів для FDM 3Д друку для виготовлення виробів конкретного призначення.
Розроблено основи технологій одержання комбінованих 3Д друкованих полілактидних виробів з термореактивним модифікованим заповнювачем, розроблена принципова технологічна схема виробництва та обгрунтовані технологічні параметри, зокрема процесу заповнення ПЛА матриці термореактивним епоксидним та поліуретановим зв’язним та умови їх структурування.
Одержані комбіновані композити на основі модифікованої ПЛА матриці та термореактивного заповнювача відзначаються зменшеною масою порівняно з суцільно наповненими 3Д виробами на 10-15%, покращеними фізико-механічними властивостями, зокрема підвищеною твердістю (15-30%), міцністю під час згинання та розтягування залежно від природи термореактивного зв`язного і кількості модифікатора у заповнювачі, площини прикладеного навантаження, особливостей патерна (структури заповнення) та щільності заповнення.
Registration Date
2025-06-06
popup.nrat_date
2025-06-06 / 2026-07-01
