Розробка композиції на основі поліетилену і мікрочастинок мармуру, розкладуваної під дією ультрафіолетового випромінювання

Автор(и)

  • Arkadyi Petukhov Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-8811-1802
  • Oleg Shnyruk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-7840-6201
  • Ihor Mikulionok Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-8268-7229
  • Oleksandr Gavva Національний університет харчових технологій вул. Володимирська, 68, м. Київ, Україна, 01601, Україна https://orcid.org/0000-0003-2938-0230
  • Liudmyla Kryvoplias-Volodina Національний університет харчових технологій вул. Володимирська, 68, м. Київ, Україна, 01601, Україна https://orcid.org/0000-0001-9906-6381

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216835

Ключові слова:

екструзія, полімерна плівка, поліетилен високого тиску, мікрочастинки мармуру, ультрафіолетове випромінення, розкладання

Анотація

Одним з напрямків утилізації полімерних відходів є створення дешевих біорозкладуваних (біодеградованих) полімерних матеріалів, які руйнуються в результаті природних мікробіологічних і хімічних процесів. Оскільки синтез біорозкладуваних полімерів характеризується високими матеріало- і енергоємністю, то більш перспективними є наповнені біорозкладувані полімерні матеріали.

Обґрунтовано доцільність застосування мікрочастинок мармуру як наповнювача біорозкладуваного полімерного матеріалу на основі поліетилену високого тиску, швидкість розкладання якого збільшується в умовах ультрафіолетового випромінювання.

Одержано зразки біорозкладуваного полімерного матеріалу з різним вмістом наповнювача – мікрочастинок мармуру (від 0 до 5,1 мас. %) та досліджено їхні фізико-механічні властивості. Експериментально доведено, що УФ-опромінення руйнує макромолекули поліетилену на окремі фрагменти з утворенням >С=О зв’язків, що робить можливим розкладання відповідних відходів під дією сонячного проміння.

Доведено доцільність застосування композиції «поліетилен високого тиску – мікрочастинки мармуру» із вмістом мармуру 1,78 мас. % для виготовлення рукавних і плоских полімерних плівок пакувального та сільськогосподарського призначення, зокрема пакувальної стретч-плівки.

Розроблено рекомендації щодо застосування запропонованого біорозкладуваного полімерного матеріалу. Зокрема виготовлення продукції з композиції «поліетилен високого тиску – мікрочастинки мармуру» запропоновано здійснювати з попередньо одержаного грануляту потрібного складу. У разі ж виготовлення продукції з композиції, одержуваної безпосередньо в екструдері, що формує продукцію, для покращення взаємодії полімерної матриці з частинками наповнювача можливе використання адгезійних добавок

Біографії авторів

Arkadyi Petukhov, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор, старший науковий співробітник

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Oleg Shnyruk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Ihor Mikulionok, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор, старший науковий співробітник

Кафедра хімічного, полімерного і силікатного машинобудування

Oleksandr Gavva, Національний університет харчових технологій вул. Володимирська, 68, м. Київ, Україна, 01601

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машин і апаратів харчових та фармацевтичних виробництв

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. акад. І. С. Гулого

 

Liudmyla Kryvoplias-Volodina, Національний університет харчових технологій вул. Володимирська, 68, м. Київ, Україна, 01601

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра мехатроніки та пакувальної техніки

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. акад. І. С. Гулого

Посилання

  1. Three-age system. Available at: https://ru.qwe.wiki/wiki/Three-age_system
  2. Plastics – the Facts 2018. Available at: https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdf
  3. Mikulionok, I. O. (2011). Pretreatment of recycled polymer raw material. Russian Journal of Applied Chemistry, 84 (6), 1105–1113. doi: https://doi.org/10.1134/s1070427211060371
  4. Kirsh, I. A., Chutkina, E. P. (2010). Biorazlagaemye polimernye kompozitsii na osnove othodov agropromyshlennogo kompleksa. Plasticheskie massy, 5, 45–48.
  5. Chung, D. D. L. (2010). Composite Materials: Science and Applications. Springer Science & Business Media, 371.
  6. Singh, N., Hui, D., Singh, R., Ahuja, I. P. S., Feo, L., Fraternali, F. (2017). Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications. Composites Part B: Engineering, 115, 409–422. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.09.013
  7. Scaffaro, R., Maio, A., Sutera, F., Gulino, E., Morreale, M. (2019). Degradation and Recycling of Films Based on Biodegradable Polymers: A Short Review. Polymers, 11 (4), 651. doi: https://doi.org/10.3390/polym11040651
  8. Karaoğul, E. (2019). Effects of asphodel tuber and dolomite on the properties of bio-hybrid films processed by a twin screw extruder. BioResourses, 14 (2), 4473–4488. Available at: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/wp-content/uploads/2019/04/BioRes_14_2_4473_Karaogul_Effects_Asphodel_Tuber_Dolomite_Props_Biohybrid_Films_15283-1.pdf
  9. Nayak, S. K., Satapathy, A. (2020). Development and characterization of polymer-based composites filled with micro-sized waste marble dust. Polymers and Polymer Composites, 096739112092606. doi: https://doi.org/10.1177/0967391120926066
  10. Choudhary, M., Singh, T., Dwivedi, M., Patnaik, A. (2019). Waste marble dust‐filled glass fiber‐reinforced polymer composite Part I: Physical, thermomechanical, and erosive wear properties. Polymer Composites, 40 (10), 4113–4124. doi: https://doi.org/10.1002/pc.25272
  11. Nayak, S. K., Satapathy, A. (2019). Wear analysis of waste marble dust-filled polymer composites with an integrated approach based on design of experiments and neural computation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 234 (12), 1846–1856. doi: https://doi.org/10.1177/1350650119896170
  12. Sharma, A., Choudhary, M., Agarwal, P., Kumar Patnaik, T., Kumar Biswas, S., Patnaik, A. (2020). Experimental and numerical investigation of thermal conductivity of marble dust filled needle punched nonwoven jute-epoxy hybrid composite. Materials Today: Proceedings. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.097
  13. Ray, S., Rout, A. K., Sahoo, A. K. (2018). A study on erosion performance analysis of glass-epoxy composites filled with marble waste using artificial neural network. UPB Scientific Bulletin, Series B: Chemistry and Materials Science, 80 (4), 181–196.
  14. Bakshi, P., Pappu, A., Patidar, R., Gupta, M. K., Thakur, V. K. (2020). Transforming Marble Waste into High-Performance, Water-Resistant, and Thermally Insulative Hybrid Polymer Composites for Environmental Sustainability. Polymers, 12 (8), 1781. doi: https://doi.org/10.3390/polym12081781
  15. Sokolova, Yu. A., Shubanov, S. M., Kandyrin, L. B., Kalugina, E. V. (2009). Polimernye nanokompozity. Struktura. Svoystva. Plasticheskie massy, 3/4, 18–23.
  16. Rybkina, S. P., Paharenko, V. A., Shostak, T. S., Paharenko, V. V. (2008). Osnovnye napravleniya v oblasti sozdaniya biorazlagaemyh termoplastov. Plasticheskie massy, 10, 47–54.
  17. Mikulyonok, I. O. (2013). Equipment for preparing and continuous molding of thermoplastic composites. Chemical and Petroleum Engineering, 48 (11-12), 658–661. doi: https://doi.org/10.1007/s10556-013-9676-x
  18. Mikulionok, I. O. (2015). Classification of Processes and Equipment for Manufacture of Continuous Products from Thermoplastic Materials. Chemical and Petroleum Engineering, 51 (1-2), 14–19. doi: https://doi.org/10.1007/s10556-015-9990-6
  19. Bombelli, P., Howe, C. J., Bertocchini, F. (2017). Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology, 27 (8), R292–R293. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.02.060
  20. Tadmor, Z., Gogos, C. G. (2006). Principles of polymer processing. John Wiley & Sons, 984.
  21. Mikulionok, I. O., Radchenko, L. B. (2012). Screw extrusion of thermoplastics: I. General model of the screw extrusion. Russian Journal of Applied Chemistry, 85 (3), 489–504. doi: https://doi.org/10.1134/s1070427211030305
  22. Mikulionok, I. O., Radchenko, L. B. (2012). Screw extrusion of thermoplastics: II. Simulation of feeding zone of the single screw extruder. Russian Journal of Applied Chemistry, 85 (3), 505–514. doi: https://doi.org/10.1134/s1070427211030317
  23. Rauwendaal, C. (2014). Polymer extrusion. Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 950. doi: https://doi.org/10.3139/9781569905395
  24. Mikulionok, I., Gavva, O., Karvatskii, A., Yakymchuk, M. (2017). Modeling and analysis of the process of polymeric film cooling on the drum with a liquid cooling agent. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (89)), 67–74. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110687
  25. Agassant, J.-F., Avenas, P., Carreau, P. J., Vergnes, B., Vincent, M. (2017). Polymer Processing. Carl Hanser Verlag, 883.
  26. Vlachopoulos, J., Vlachopoulos, N. D. (2019). Understanding rheology and technology of polymer extrusion. Dundas: Polydynamics Inc., 337.
  27. Mikulionok, I. O. (2013). Screw extruder mixing and dispersing units. Chemical and Petroleum Engineering, 49 (1-2), 103–109. doi: https://doi.org/10.1007/s10556-013-9711-y
  28. Nikolaieva, I. V., Petukhov, A. D., Shnyruk, O. M., Melnyk, L. I., Nudchenko, L. A., Musienko, O. S. (2018). UF promin – ruinivnyk khimichnykh zviazkiv stretch-plivok polietylenu vysokoho tysku. XI Mizhnarodna naukovo-tekhnichna WEB-konferentsiya «Kompozytsiyni materialy» (kviten 2018 r.): zbirka materialiv. Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho, 51–54.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Petukhov, A., Shnyruk, O., Mikulionok, I., Gavva, O., & Kryvoplias-Volodina, L. (2020). Розробка композиції на основі поліетилену і мікрочастинок мармуру, розкладуваної під дією ультрафіолетового випромінювання. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (108), 102–110. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216835

Номер

Том 6 № 6 (108) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Arkadyi Petukhov, Oleg Shnyruk, Ihor Mikulionok, Oleksandr Gavva, Liudmyla Kryvoplias-Volodina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.