Дослідження гібридних екологічно безпечних біодеградабельних композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумінових речовин

Abstract

У статті проведено дослідження з метою встановлення особливостей характеристик гібридних екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумінових речовин. Гібридні екологічно безпечні біодеградабельні наповнені композити отримували шляхом екструдування попередньо підготовлених полілактиду, кавової гущі та гумінових речовин в одношнековому лабораторному екструдері при температурі 170–200 °С і швидкість обертання валка 30–100 об/хв. При одержані гібридних екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів використовували полімер молочної кислоти полілактид екструзійної марки Terramac TP-4000. Використовували відходи кавової гущі, зібрані в 8 різних кав’ярнях в місті Харкові та висушені до вологості 0,5 %. Як гібридні модифікатори використовували гумінові речовини. Встановлено, що гібридна модифікація високонаповненних систем полілактид-кавова гуща гуміновими похідними бурого вугілля у вигляді гумінових речовин дозволяє значно збільшити основні міцності характеристики. Встановлено, що спостерігається зростання ударної в’язкості та руйнівної напруги при вигіні при гібридній модифікації екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумінових речовин у 2,5 рази, при цьому оптимальним з погляду міцностних характеристик є вміст кавової гущі на рівні50 % мас. та 0,5 % мас. гумінових речовин. Для таких гібридних екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумнових речовин характерний показник плинності розтопу на рівні 3,1 г/10 хв. та температурний інтервал переробки 182–188 °С. Також встановлено, що гібридна модифікація в рамках одержання гібридних екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумінових речовин при вмісті 0,5 % мас. різних типів гумінових речовин в них та різному вмісті кавової гущі дозволяє зберегти в них властивості до біодеградації впродовж 6 місяців.

In the article, a study was conducted with the aim of establishing the characteristics of hybrid ecologically safe biodegradable filled composites based on polylactide, coffee grounds and humic substances. Hybrid ecologically safe biodegradable filled composites were obtained by extruding pre-prepared polylactide, coffee grounds and humic substances in a single-screw laboratory extruder at a temperature of 170–200 °C and a roll rotation speed of 30–100 rpm. When obtaining hybrid ecologically safe biodegradable filled composites, lactic acid polylactide polymer of the extrusion brand Terramac TP-4000 was used. Waste coffee grounds collected in 8 different coffee shops in the city of Kharkiv and dried to a moisture content of 0,5 % were used. Humic substances were used as hybrid modifiers. It was established that the hybrid modification of highly filled polylactide-coffee grounds systems with humic derivatives of lignite in the form of humic substances allows to significantly increase the main strength characteristics. It was established that there is a 2.5-fold increase in impact toughness and destructive bending stress during hybrid modification of environmentally safe biodegradable filled composites based on polylactide, coffee grounds, and humic substances, while the optimum from the point of view of strength characteristics is the content of coffee grounds at the level of 50 % by weight and 0.5 % wt. humic substances. For such hybrid ecologically safe biodegradable filled composites based on polylactide, coffee grounds and humic substances, the melting flow rate is characteristic at the level of 3.1 g/10 min. and the processing temperature range is 182–188 °С. It was also established that hybrid modification in the framework of obtaining hybrid ecologically safe biodegradable filled composites based on polylactide, coffee grounds and humic substances with a content of 0.5 % by mass. different types of humic substances in them and different contents of coffee grounds allow them to preserve biodegradation properties for 6 months.