ДОСЛІДЖЕННЯ ГІБРИДНИХ ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНИХ БІОДЕГРАДАБЕЛЬНИХ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ПОЛІЛАКТИДУ, КАВОВОЇ ГУЩІ ТА ГУМІНОВИХ РЕЧОВИН

Автор(и)

  • В. Лебедєв
  • Д. Мірошниченко
  • Т. Тихомирова
  • Д. Савченко
  • М. Мазченко
  • В. Мисяк
  • М. Кочетов
  • Л. Соловей

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-5364.2022.4.05

Ключові слова:

екологічно безпечні, біодеградабельні, композити, гібридна модифікація, полілактид, кавова гуща, гумінові речовини

Анотація

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 рівні 50 % мас. та 0,5 % мас. гумінових речовин. Для таких гібридних екологічно безпечних біодеградабельних наповнених композитів на основі полілактиду, кавової гущі та гумінових 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.

Посилання

Tawakkal I.S.M.A., Cran M.J., Miltz J., Bigger S.W. A Review of Poly(Lactic Acid)-Based Materials for Antimicrobial Packaging // J. Food Sci. – 2014. – Vol. 79. – R1477–R1490.

Jamshidian M., Tehrany E.A., Imran M., Jacquot M., Desobry S. Poly-Lactic Acid: Production, Applications, Nanocomposites, and Release Studies // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. – 2010. – Vol. 9. – P. 552–571.

Rebocho A.T., Pereira J.R., Freitas F., Neves L.A., Alves V.D., Sevrin C., Grandfils C., Reis M.A.M. Production of Medium-Chain Length Polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas Citronellolis Grown in Apple Pulp Waste // Appl. Food Biotechnol. – 2019. – Vol. 6. – P. 71–82.

Lee H.K., Park Y.G., Jeong T., Song Y.S. Green nanocomposites filled with spent coffee grounds // J. Appl. Polym. Sci . – 2015 . – Vol. 132 . – P. 42043.

Siriwong C., Boopasiri S., Jantarapibun V., Kongsook B., Pattanawanidchai S., Sae-Oui P. Properties of natural rubber filled with untreated and treated spent coffee grounds // J. Appl. Polym. Sci. – 2018. – Vol. 135. – P. 46060.

Essabir H., Raji M., Laaziz S.A., Rodrique D., Bouhfid R., el kacem Qaiss A. Thermo-mechanical performances of polypropylene biocomposites based on untreated, treated and compatibilized spent coffee grounds // Compos. Part B Eng. – 2018. – Vol. 149. – P. 1–11.

Moustafa H., Guizani C., Dupont C., Martin V., Jeguirim M., Dufresne A. Utilization of Torrefied Coffee Grounds as Reinforcing Agent to Produce High-Quality Biodegradable PBAT Composites for Food Packaging Applications // ACS Sustain. Chem. Eng. – 2017. – Vol. 5. – P. 1906–1916.

Sarasini F., Tirillò J., Zuorro A., Maffei G., Lavecchia R., Puglia D., Dominici F., Luzi F., Valente T., Torre L. Recycling coffee silverskin in sustainable composites based on a poly(butylene adipate-co-terephthalate)/poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) matrix // Ind. Crops Prod. – 2018. – Vol. 118. – P. 311–320.

Kourmentza C., Economou C.N., Tsafrakidou P., Kornaros M. Spent coffee grounds make much more than waste: exploring recent advances and future exploitation strategies for the valorization of an emerging food waste stream // J. Clean. Prod. – 2018. – Vol. 172. – P. 980–992.

Lebedev V., Tykhomyrova T., Litvinenko I., Avina S., Saimbetova Z. Design and Research of Eco-Friendly Polymer Composites // Materials Science Forum. – 2020. – Vol. 1006. – P. 259–266.

Lebedev V., Miroshnichenko D., Bilets D., Mysiak V. Investigation of Hybrid Modification of Eco-Friendly Polymers by Humic Substances // Sol St Phen. – 2022. – Vol. 334. – P. 154–161.

GOST 9517-94 (ISO 5073-85) Toplivo tverdoe. Metody opredeleniya vyhoda guminovyh kislot.

Опубліковано

2022-12-12