Мельник Ірина Анатоліївна. Розробка технології формування модифікованих поліпропіленових волокон : Дис... канд. наук: 05.17.15 - 2008.
Анотація до роботи:
Мельник І.А. Розробка технології формування модифікованих поліпропіленових волокон. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.15 – Технологія хімічних волокон. – Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2008 р.
В дисертації проведено теоретичне узагальнення та знайдено нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів нанонаповнених сумішей полімерів, а також сумішей, які містять бактерицидні добавки. Вперше як бактерицидні добавки запропоновано полігексаметиленгуанідінхлорид та полігексаметилен- гуанідінфосфат, при одержанні поліпропіленових мікроволокон шляхом переробки розплавів сумішей полімерів. Встановлені закономірності течії та процеси структуроутворення в розплавах сумішей ПП/СПА, що містять наповнювач в наностані – вуглецеві нанотрубки та аеросили з різними питомими поверхнями і функціональними групами. Показано, що не дивлячись на твердий стан добавок, в’язкість розплавів сумішей не підвищується та має місце значне покращення волокноутворення. Підтверджена робоча гіпотеза про стабілізуючу дію аеросилів на рідкі струмені ПП в матриці СПА. Були рекомендовані як добавки олеат натрію, ПЕГ, аеросили, ВНТ, ПГГХ, ПГГФ та тетралін, які здійснюють модифікуючий вплив на властивості ПП ниток. Розроблена технологія виробництва фільтрувальних матеріалів і фільтрів на основі ПП мікроволокон, що містять бактерицидні добавки або аеросил в наностані. Такі фільтри поєднують високі продуктивність, ефективність та бактерицидну дію. За традиційною технологією одержано ПП нитки з високими механічними властивостями, підвищенною гідрофільністю.
В дисертації проведено теоретичне узагальнення та знайдено нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів нанонаповнених сумішей полімерів, а також сумішей, які містять бактерицидні добавки. В результаті виконаних наукових досліджень розроблена технологія виробництва фільтрувальних матеріалів, що містять аеросил в наностані або бактерицидні добавки. Фільтри на основі розроблених матеріалів поєднують високу продуктивність з високою ефективністю і бактерицидною дією.
Вперше запропоновані ПГГХ та ПГГФ, як бактерицидні добавки при одержанні ПП мікроволокон шляхом переробки розплавів сумішей поліпропілен/співполіамід. Показано, що вказані добавки виступають ефективними компатибілізаторами полімерів в сумішах ПП/СПА, що проявляється в зміні процесів структуроутворення в напрямку формування більш тонких ПП мікроволокон, збільшення їх числа та маси від 63,4% та 50,7 % до 89,0 % і 82,8 % відповідно та різкому зростанню однорідності розподілу мікроволокон за діаметрами. Механізм дії добавок полягає в зменшенні міжфазного натягу в сумішах ПП/СПА та збільшенні часу розпаду рідких струменів ПП в матриці СПА.
Показано, що величина питомої поверхні аеросилів, хімічна природа функціональних груп їх частинок, розмір зазору в дисковій зоні екструдера дозволяють регулювати процеси структуроутворення в розплавах сумішей ПП/СПА. З точки зору реалізації специфічного волокноутворення найбільш ефективним є аеросил з диметильними групами. Для аеросилів з диметильними групами 80,0 % ПП за масою утворює волокна безперервної довжини проти 50,7 мас.% для бінарної суміші. Підтверджена робоча гіпотеза про стабілізуючу дію нанорозмірних аеросилів на рідкі струмені ПП в матриці СПА. Механізм дії цих добавок полягає в тому, що на нанорозмірних частинках гаситься амплітуда руйнівного збурення, а міжфазний натяг різко зменшується. Обидва ці факти сприяють покращенню специфічного волокноутворення при течії розплавів сумішей ПП/СПА.
Встановлені особливості реологічних властивостей розплавів нанонаповнених сумішей ПП/СПА, які заключаються в незначній зміні в’язкості в умовах зсуву, не дивлячись на твердий стан добавки, та в різкому збільшенні прядомості розплавів за рахунок реалізації специфічних взаємодій між силанольними групами аеросилу і амідними зв’язками макромолекул СПА.
Рекомендовані як добавки олеат натрію, ПЕГ, ПГГХ, ПГГФ, аеросили з різною питомою поверхнею та функціональними групами, ВНТ та тетралін, що здійснюють модифікуючий вплив на властивості ПП ниток. Останній проявляється в зростанні міцності, гідрофільності та, особливо, початкового модуля ниток на основі модифікованого ПП. Добавки олеату натрію, ПГГФ різко підвищують прядомість розплавів, що вказує на можливість реалізації високошвидкісного формування з метою одержання тонкого асортименту ПП ниток.
Розроблена технологія виробництва ФМ і фільтрів на їх основі, що містять бактерицидні добавки або аеросил в наностані. Створені фільтри поєднують високі продуктивність та ефективність за частинками 0,3 мкм. Рекомендовані модифікуючі добавки та оптимізовано склад композиції для виробництва ПП мікроволокон. Розроблений технологічний регламент виробництва вказаних фільтрів, за яким створена технологія впроваджена на ЗАТ „Чернігівфільтр”. На цьому підприємстві напрацьована партія фільтрів, яка випробувана на ЗАТ „Біофарма” і на Чернігівському лікеро-горілчаному заводі. Результати наукових досліджень впроваджені в учбовий процес Вінницького медичного національного університету ім. Пирогова. Від заміни імпортних фільтрів на розроблені вітчизняні підприємством „Біофарма” (м. Київ) одержано економічний ефект в сумі 2,1 млн. грн.
Публікації автора:
Мельник І.А., Цебренко М.В. Можливість модифікації поліпропілену добавкою тетраліну // Вісник КНУТД. – 2007. – №2.– С. 55 – 58.
Мельник І.А., Цебренко М.В. Мікро- і макрореологічні властивості розплавів сумішей поліпропілену і співполіаміду з бактерицидними добавками // Вісник КНУТД. – 2007.– №3.– С.64 – 68.
Мельник І.А., Ірклей В.М., Цебренко М.В Взаємозв’язок між реологічними властивостями розплавів сумішей полімерів і процесами структуроутворення // Вісник КНУТД. – 2007. – №4. – С. 51 – 55.
Мельник І.А., Цебренко М.В., Резанова Н.М., Цебренко І.А. Вплив питомої поверхні аеросилів на реологічні властивості та процеси структуроутворення в розплавах сумішей поліпропілен/співполіамід // Вісник КНУТД (спецвипуск). – 2008. – №1. – С. 365 – 370.
Пат. №20963 України MKИ DO 1F 8/00 Термопластична формувальна композиція для отримання ультратонких синтетичних волокон / Мельник І.А., Цебренко М.В., Резанова Н.М., Горбик П.П., Сап’яненко О.О., Ващенко І.І.; заявник і патентовласник Київський національний університет технологій та дизайну. – № u200609838; заявл. 14. 09. 06; опубл. 15. 02. 07, Бюл. №2.
Пат. №11032 України МКИ D01F8/00 Спосіб отримання поліпропіленових ниток / Цебренко М.В., Мельник І.А., Резанова В.Г., Цебренко І.О., Ващенко І.І., Данилова Г.П.; заявник і патентовласник Київський національний університет технологій та дизайну. – № u200504013; заявл. 27. 04. 05; опубл. 15. 12. 2005, Бюл. № 12.
Цебренко М.В., Мельник И.А. Резанова В.Г., Цебренко И.А., Технология и оборудование для получения модифицированных полипропиленовых волокон // Сборник докладов ІV Международной научно-практической конференции «Техника для химволокон», 23 – 25 мая 2005 г. – Чернигов, 2005. – С. 171 – 174.
Мельник І.А., Цебренко І.О, Муфтахова Л.Ф. Дослідження можливостей модифікації поліпропіленових волокон шляхом введення добавок різної хімічної природи // Тези доповідей II Міжнародної науково-технічної конференції студентів і аспірантів та молодих вчених „Хімія і сучасні технології”, 26 – 28 квітня 2005 р. – Дніпропетровськ, 2005 .– С. 150.
Мельник І.А., Цебренко М.В. Дослідження властивостей впливу добавок полігексаметиленгуанідінхлориду на явище специфічного волокноутворення // Тези доповідей ІV Всеукраїнської ювілейної наукової конференції молодих вчених та студентів „Наукові розробки молоді на сучасному етапі”, 17 – 19 травня 2005 р. – Київ, 2005. – Т.1. – С. 175.
Melnik I.A., Tsebrenko I.A., Rezanova N.M. Modification of the properties of polypropylene fibers // Combined and hybrid adsorbentals: and applications, 15–17 September 2005. – Kiev, 2005. – P. 24.
Цебренко І.А., Мельник І.А. Фільтри для отримання біологічно активної води // Труди науково-практичної конференції „Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод”, 11 – 14 квітня 2006р. – Миргород, 2006. – С. 131 – 135.
Сенек І.З., Мельник І.А., Цебренко М.В. Дослідження реологічних властивостей та процесів структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід/полігексаметиленгуанідінфосфат // Тези доповідей V Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів, 26 – 28 квітня 2006р. – Київ, 2006. – С.220
Мельник І.А., Цебренко М.В. Модифікація поліпропіленових волокон добавками різної хімічної природи // Тези доповідей V Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів „Наукові розробки молоді на сучасному етапі”, 26 – 28 квітня 2006 р. – Київ, 2006. – Т.1. – С. 219.
Мельник І.А., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Розробка тонковолокнистих фільтрувальних матеріалів на основі мікроволокон із компатибілізованих сумішей полімерів // Тези доповідей Міжнародної наукової конференції „Мембранні і сорбційні процеси та технології”, 5 – 7 березня 2007р. – Київ, 2007. – С.33.
Цебренко М.В., Резанова Н.М., Цебренко И.А., Мельник И.А. Полипропиленовые микроволокна с наполнителем в наносостоянии и новые материалы на их основе // Сборник научных трудов международной научной конференции, посвященной 110-летию А.И. Меоса и 60-летию кафедры „Технологии химмических волокон и композиционных материалов” Санкт-Петербургского государственного университета технологий и дизайна, январь 2007г. – Санкт-Петербург, 2007. – С. 114 – 118.
Мельник І.А., Сап’яненко О.О., Вплив бактерицидних добавок на закономірності течії та процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід // Всеукраинская с международным участием конференция молодых ученых «Наноматериалы в химии биологии и медицине», 15 – 17 мая 2007 р. – Киев, 2007. – С.103 – 104.
Сап’яненко О.О., Мельник І.А., Дзюбенко Л.С., Горбик П.П. Регулювання гідрофільно-гідрофобних властивостей поверхні поліпропіленових мікроволокнистих матеріалів // Всеукраинская с международным участием конференция молодых ученых «Наноматериалы в химии, биологии и медицине», 15 – 17 мая 2007 р. – Киев, 2007. – С.113 – 114.
Цебренко М.В., Мельник И.А., Сапьненко А.А. Резанова Н.М., Цебренко И.А. Физико-химические закономерности получения нанонаполненных полипропиленовых микроволокон // Сборник докладов VІ Международной научно-практической конференции «Техника для химволокон», 23 – 25 мая 2007 р. – Чернигов, 2007. – С.98 – 101.
Мельник І.А., Цебренко М.В., Вплив бактерицидних добавок на мікро- і макрореологічні властивості розплавів сумішей полімерів // Тези доповідей V Всеукраїнської ювілейної наукової конференції молодих вчених та студентів „Наукові розробки молоді на сучасному етапі”, 17 – 18 квітня 2007 р. – Київ, 2007. – С.241.
Мельник И.А., Резанова Н.М., Цебренко М.В. Реологические свойства расплавов смесей полипропилен-сополиамид с бактерицидными добавками // Тезисы Международной конференции HighMatTech, 15 – 19 октября 2007. – Киев, 2007. – С. 413.
Положительное решение заявки на Пат. № 2006138694/04(042177) Росии Термопластическая формовочная композиция для получения полипропиленовых нитей. Мельник И.А., Цебренко М.В., Резанова Н.М., Горбик П.П., Сапьненко А.А., Дзюбенко Л.С.; заявл. 03. 11. 06.
Особистий внесок автора у працях, що опубліковані у співавторстві: [6-12, 14, 15, 17, 20, 21 ,22] – постановка, проведення експериментів, обробка одержаних даних, участь в обговоренні результатів, у співавторстві оформлена заявка на винахід; [1-5] – виконання теоретичних та експериментальних досліджень; [13, 16, 18, 19] – здобувач одержав дослідні зразки, брав участь в обговоренні результатів дослідження, підготовки тез доповідей.
