Анотація до роботи:

Куваєва Є.П. Розробка технології нових тонковолокнистих матеріалів на основі компатибілізованих сумішей полімерів. – Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.15 – Технологія хімічних волокон. – Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2006.

В дисертації приведене теоретичне узагальнення та нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів компатибілізованих сумішей полімерів, сумішей зі специфічною взаємодією компонентів на межі поділу фаз, а також нанонаповнених сумішей. Вперше показана можливість реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці сумішей поліоксиметилен / співполіамід (ПОМ/СПА) та поліоксиметилен/співполімер етилену з вінілацетатом (ПОМ/СЕВА) на промисловому екструзійному обладнанні. При цьому має місце зміщення області зміни фаз в бік більшого, ніж 50 мас. %, вмісту ПОМ. Встановлені закономірності пояснюються покращенням сумісності компонентів суміші за рахунок специфічних взаємодій. Показано, що використання поліетиленгліколю (ПЕГ) як компатибілізатору та бінарної суміші СЕВА/ПЕГ дає можливість реалізувати явище специфічного волокноутворення для співвідношення компонентів ПП/СПА, що відповідає області зміни фаз, а також в 16 - 34 рази підвищити поглинання ними вологи. Механізм дії ПЕГ (та його сумішей з СЕВА) полягає в зменшенні величині міжфазового натягу на межі поділу фаз та підвищенні стабільності рідинних струменів ПП в матриці СПА. Вперше встановлені закономірності течії та процесів структуроутворення в розплавах сумішей ПП/СПА, що містять наповнювач в наностані – аеросил. Показано, що, не дивлячись на твердий стан добавки, в’язкість розплавів сумішей не підвищується (в умовах переробки), має місце різке зростання прядомості розплавів та покращення процесів волокноутворення поліпропілену в масі співполіаміду, що проявляється в зменшенні (до 0,30 - 0,15 мкм) діаметрів мікроволокон, збільшенні їх числа та однорідності розподілу за діаметрами. Такі зміни призвели до одержання ПП мікроволокон з розвиненою поверхнею (352 м²/г). Механізм дії добавок аеросилу, полягає в тому, що тверда частинка нанодобавки гасить амплітуду хвилі руйнівного збудження і таким чином перешкоджає розпаду рідинних струменів ПП на краплі. Розроблена технологія одержання нанонаповнених фільтруючих матеріалів, які мають розвинену поверхню, високу продуктивність при тонкості очищення менше 0,3 мкм. На основі суміші зі специфічною взаємодією компонентів (ПОМ/СЕВА) створені фільтруючі матеріали з бактерицидною дією. Рекомендовані технологічні параметри переробки досліджених сумішей.

1. В дисертації приведене теоретичне узагальнення та нове рішення наукової проблеми, що полягає в реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці розплавів компатибілізованих сумішей полімерів, сумішей зі специфічною взаємодією компонентів на межі поділу фаз, а також нанонаповнених сумішей. В результаті виконаних наукових досліджень розроблена технологія виробництва фільтруючих матеріалів, що наближаються за своїми властивостями до мембран, але на відміну від них мають велику продуктивність, а також бактерицидних фільтруючих матеріалів.

2. Встановлені особливості реологічних властивостей розплавів сумішей ПОМ/СПА, ПОМ/СЕВА, які одержані на промисловому екструзійному обладнанні: зростання в’язкості розплаву при превалюванні процесів структуроутворення в розплаві ( за рахунок специфічних взаємодій між макромолекулами компонентів) та зниження в’язкості – при переважаючому впливі процесу волокноутворення полімеру дисперсної фази; зростанні еластичності розплавів сумішей – як результат реалізації явища специфічного волокноутворення.

3. Вперше показана можливість реалізації явища специфічного волокноутворення при переробці сумішей ПОМ/СПА та ПОМ/СЕВА на промисловому екструзійному обладнанні. При цьому має місце зменшення діаметру ПОМ мікроволокон до 1,1 мкм та зміщення області зміни фаз в бік більшого, ніж 50 мас. %, вмісту ПОМ. Встановлені закономірності пояснюються покращенням сумісності компонентів суміші за рахунок специфічних взаємодій.

4. Показано, що ПЕГ є ефективним компатибілізатором для суміші ПП/СПА, який дозволяє реалізувати явище специфічного волокноутворення в області зміни фаз (співвідношення ПП/СПА 50/50), а для суміші ПП/СПА складу 30/70 мас. % – зменшити діаметр мікроволокон до 2,1 мкм. Модифікуюча дія ПЕГ на властивості ПП мікроволокон проявляється в зростанні їх гігроскопічності в 16 - 34 рази. Механізм дії ПЕГ (та його сумішей з СЕВА) полягає в зменшенні величини міжфазового натягу на межі поділу фаз та підвищенні стабільності рідинних струменів ПП в матриці СПА. Релаксаційні спектри розплавів бінарних сумішей та сумішей ПП/СПА з добавками ПЕГ подібні, про що свідчить можливість концентраційної суперпозиції в координатах Виноградова - Малкіна.

5. Вперше встановлені закономірності одержання ПП мікроволокон з наповнювачем в наностані, в якості якого використані аеросили різних марок. Показано, що для нанорозмірних добавок характерні інші закономірності, ніж для добавок мікро- та макророзмірів: при введенні твердої добавки в’язкість розплаву суміші в умовах переробки не змінюється; має місце різке зростання здатності розплаву до поздовжнього деформування; зменшується діаметр ПП мікроволокон аж до 0,30 – 0,15 мкм і, як результат, питома поверхня волокон збільшується в 4,2 рази. Механізм дії добавки в наностані пов’язаний з тим, що вона гасить амплітуду руйнівного збудження і перешкоджає таким чином розпаду ПП рідинних струменів на краплі.

6. На основі виконаних досліджень розроблена технологія одержання нанонаповнених фільтруючих матеріалів, які мають розвинену поверхню, високу продуктивність при тонкості очищення менше 0,3 мкм. На основі суміші полімерів зі специфічною взаємодією макромолекул компонентів (ПОМ/СПА, ПОМ/СЕВА) створені фільтруючі матеріали з бактерицидною дією. Рекомендовані технологічні параметри переробки досліджених сумішей, складена відповідна технологічна карта. Технологія впроваджена на АТЗТ «Чернігівфільтр».

Публікації автора:

1. Куваєва Є.П., Чутченко А.М., Цебренко М.В. Особливості процесів структуроутворення в розплавах сумішей поліоксиметилен / співполіамід // Вісник КНУТД – 2004. – № 3. – С. 65–68.

2. Куваева Е.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Специфическое волокнообразование при течении расплавов смесей полипропилен / сополиамид в области смены фаз // Химические волокна. – 2005. – №4. – С. 23–26.

3. Куваєва Є.П., Матвієць В., Цебренко М.В. Дослідження реологічних властивостей та процесів структуроутворення в сумішах поліоксиметилен / співполімер етилену з вінілацетатом // Вісник КНУТД. – 2005. – №5. – С. 104–108.

4. Куваева Е.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Явление специфического волокнообразования в смесях полипропилен / сополиамид, содержащих полиэтиленгликоль // Инженерно-физический журнал. – 2005. – Т. 78, № 5. – С. 114–117.

5. Пат. № 8098 України, МКП D01 F 8/00. Термопластична формувальна композиція для отримання ультратонких поліпропіленових волокон / Куваєва Є.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. – Заявл. 17.01.05. – Опубл. 15.07.05. – Бюл. № 7.

6. Пат. № 12822 України, МПК D01 F 8/00, В01 J 20/28. Спосіб отримання адсорбційного фільтрувального матеріалу / Цебренко М.В., Резанова В.Г., Цебренко І.О., Луцик Р.В., Куваєва Є.П., Резанова Н.М., Горбик П.П., Сап’яненко О.О., Дзюбенко Л.С. – Заявл. 07.07.05. – Опубл. 15.03.06. – Бюл. № 3.

7. Куваєва Є.П., Савоскіна О.В., Цебренко М.В. Реологічні властивості розплавів і процесів структуроутворення в компатибілізованих полімерних сумішах // Тези доповідей І-ї Всеукраїнській науковій конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». – Київ. – 2002. – Т. 1. – С. 124.

8. Куваева Е.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Явление специфического волокнообразования в смесях полипропилен/сополиамид, содержащих полиэтиленгликоль // Материалы 22-го симпозиума по реологии. – 2004. – Валдай (Россия). – С. 80.

9. Куваєва Є.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Явище специфічного волокноутворення в сумішах поліпропілен / співполіамід, що містять поліетиленгліколь // Тезиси доповідей Х Української конференції з високомолекулярних сполук. – Київ. – 2004. – С. 116.

10. Куваева Е.П., Цебренко М.В., Резанова Н.М. Явление специфического волокнообразования при течении расплавов полипропилен / сополиамид в области смены фаз // Тезисы докладов ІІ Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Химия и современные технологии». – Днепропетровск. – 2005. – С. 143.

11. Муфтахова Л.Ф., Куваєва Є.П., Цебренко М.В., Сап’яненко О.О. Вплив добавок аеросилу на реологічні властивості та процеси структуроутворення в розплавах сумішей поліпропілен / співполіамід // Тезисы докладов ІІ Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Химия и современные технологии». – Днепропетровск. – 2005.– С. 153.

12. Куваєва Є.П., Цебренко М.В. Явище специфічного волокноутворення в сумішах поліоксиметилен / співполіамід // Тези доповідей ІV-ї Всеукраїнській науковій конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». – Київ. – 2005. – Т. 1. – С. 171.

13. Якименко Ю.О., Куваєва Є.П., Цебренко М.В. Дослідження властивостей розплавів та процесів структуроутворення в сумішах поліпропілен / співполіамід / аеросил // Тези доповідей ІV-ї Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». – Київ. – 2005. – Т. 1. – С. 172.

14. Матвієць В.П., Куваєва Є.П., Цебренко М.В. Дослідження реологічних властивостей та процесів структуроутворення в сумішах поліоксиметилен / співполімер етилену з вінілацетатом // Тези доповідей ІV-ї Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». – Київ. – 2005. – Т. 1. – С. 177.

15. Сап’яненко О.О., Муфтахова Л.Ф., Куваєва Є.П., Горбик П.П. Процеси плавлення, кристалізації та термодеструкції в нанокомпозитах на основі суміші полімерів // Матеріали Х-ї Міжнародної конференції МКФТТП-Х. – Івано-Франківськ. – 2005. – Т. 2. – С. 92.

16. Sapyanenko O.O., Muftakhova L.F., Kuvaeva Ye.P., Gorbyk P.P. The ultra-thin nanocomposite, polypropylene-based fibers // Materials of the 1^st Ukraine – Korea Seminar on Nanophotonics and Nanophysics «Nanophotonics – Nanophysics – 2005». – Kiev. – 2005. – P. 64.

17. Цебренко М.В., Резанова В.Г., Цебренко І.О., Куваєва Є.П. Мікроволокна на основі сумішей полімерів з наповнювачами в наностані // Вісник КНУТД. – 2005. – Т. 2, №5 (спец. випуск). – С. 110–113.

Особистий внесок автора у працях, що опубліковані у співавторстві:

[1-4, 7-14, 17] – постановка, проведення експериментів, обробка одержаних даних, участь в обговоренні результатів; [5,6] – виконання теоретичних та експериментальних досліджень, у співавторстві оформлена заявка на винахід; [15,16] – здобувач одержав дослідні зразки, брав участь в обговоренні результатів дослідження, підготовки тез доповідей.