Неткані фільтрувальні матеріали з полілактиду та поліпропілену із застосуванням мінерального наповнювача
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2025.325851Ключові слова:
полілактидна кислота, волокнисті полімерні матеріали, melt-blown, біорозкладні полімери, карбонат кальцію, аналіз оптичних зображеньАнотація
Метою цієї статті є вивчення можливостей виготовлення нетканих матеріалів на основі полілактиду, модифікованого наповнювачем на основі карбонату кальцію, та аналіз їхніх властивостей.
Полімерні неткані матеріали з високотекучого поліпропілену та термопластичної полілактидної кислоти було виготовлено із застосуванням методу аеродинамічного розпилення розплаву на лабораторній установці для створення полімерних нетканих матеріалів. Розподіл розмірів волокон за їхнім уявним діаметром вивчали за допомогою програмного аналізу зображень, отриманих через оптичну мікроскопію. Для отримання зображень використовували мікроскоп МБС-10 із 15-кратним збільшенням, а їхній аналіз здійснювали за допомогою програмного забезпечення ImageJ зі спеціалізованим плагіном DiameterJ. Здатність нетканого матеріалу затримувати частинки оцінювали в умовах повітряного середовища на стенді для випробувань, оснащеному лічильником аерозольних частинок Temtop PMD331 (ISO-21501).
Експериментально підтверджено, що виготовлення нетканих матеріалів із композитного полілактиду та поліпропілену можливе з використанням обладнання, призначеного для переробки поліпропілену. Було проведено аналіз структурних параметрів волокон та їхніх затримуючих властивостей. Зразки нетканих матеріалів із полілактиду показали середній діаметр волокон, який на 13 % менший, ніж у матеріалів із поліпропілену при введенні в обидва матеріали 15 % наповнювача на основі карбонату кальцію. Нетканий матеріал на основі полілактиду демонструє покращену фільтраційну здатність та зменшення середнього діаметра волокон за умов додавання до 45 % наповнювача на базі карбонату кальцію.
Встановлено, що волокна полілактиду, наповненого карбонатом кальцію, мають вищу кількість перехресть і менший уявний діаметр, що забезпечує покращені фільтраційні властивості матеріалів.
Визначено технологічні умови переробки полілактиду, модифікованого карбонатом кальцію, що дозволяють регулювати структурні характеристики нетканого матеріалу в широкому діапазоні.
Посилання
Tsai, P. P. (2016). Nonwoven materials in filtration: Theory and applications. Journal of Industrial Textiles, 45(3), 345–366. DOI: 10.1177/1528083714523456.
Ma, Y., Wang, D., Pourdeyhimi, B., & Nitin, N. (2021). N-Halamine Polypropylene Nonwoven Fabrics with Rechargeable Antimicrobial Activity. ACS Biomaterials Science & Engineering, 7(6), 2329–2336. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.1c00117.
Bement, T. W., Mitros, A., Lau, R., Sipkens, T. A., Songer, J., Alexander, H., Ostrom, D., Nikookar, H., & Rogak, S. N. (2022). Filtration and Breathability of Nonwoven Fabrics Used in Washable Masks. arXiv preprint arXiv:2202.03505.
Smith, C. W., & Kumar, S. (2019). The Global Polypropylene Nonwoven Market: Insights and Forecast to 2025. Journal of Materials in Industry, 5(3), 124–137. DOI: 10.1016/j.jmi.2019.02.004.
Geyer, R., Jambeck, J. R., & Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3(7), e1700782. DOI: 10.1126/sciadv.1700782.
Rahimi, A., & García, J. M. (2017). Chemical recycling of waste plastics for new materials production. Nature Reviews Chemistry, 1(6), 1–11. DOI: 10.1038/s41570-017-0046.
Geyer, R., Jambeck, J. R., & Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3(7), e1700782. DOI: 10.1126/sciadv.1700782.
Napper, I. E., & Thompson, R. C. (2016). Environmental impact of synthetic polymers: Microplastics and beyond. Marine Pollution Bulletin, 112(1-2), 39–45. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2016.09.025.
Garlotta, D. (2001). A Literature Review of Poly(Lactic Acid). Journal of Polymers and the Environment, 9(2), 63–84. DOI: 10.1023/A:1020200822435.
Bulhakov Y., Savchenko B., Slieptsov A., Sova N. Nonwoven filtering materials from degradable and filled polymers. Advanced polymer materials and technologies: recent trends and current priorities: multi-authored monograph. Edited by V. Levytskyi, V. Plavan, V. Skorokhoda, V. Khomenko. Lviv: Lviv Polytechnic National University, 2022. P. 142–146.
Савченко Б. М., Слєпцов О. О., Булгаков Є. С. Створення композиційних нетканих полімерних матеріалів. Композиційні матеріали: монографія за матеріалами XІІ Міжнародної науково-практичної WEB-конференції. Львів; Торунь: Liha-Pres, 2023. С. 77–79.
Савченко Б. М., Слєпцов О. О., Булгаков Є. С., Педченко Р. Р. Створення нетканих матеріалів на основі полімерних композитів. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС–2023): матеріали тез доповідей XІІІ Міжнародної науково-практичної конференції. Чернігів: НУ «Чернігівська політехніка», 2023. Т. 1. С. 340.
Bulhakov, Y. S., Savchenko, B., Iskandarov, R. S., Svistilnik, R., & Pusнkarov, D. (2023). Застосування біорозкладних полімерів при виготовленні нетканих фільтрувальних матеріалів. Technologies and Engineering, (3), 36-46.
ImageJ. URL: https://imagej.nih.gov
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Євгеній Сергійович Булгаков, Любомир Васильович Розвора
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
