ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ БІОКОМПОЗИТІВ, НАПОВНЕНИХ ПОДРІБНЕНИМИ СТЕБЛАМИ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

Анотація

Мета. Оптимізувати температурно-часові режими термічної обробки високонаповнених біокомпозитів на основі глютину та подрібнених стебел зернових культур, сформованих методом гарячого пресування композиції.

Методика. В якості матриці для формування біокомпозитів з високим ступенем наповнення використано глютиновий розчин; в якості наповнювача – подрібнені стебла зернових культур фракціями 0,5 та 0,7, попередньо підсушені протягом 1 год за температури 50-60 °С. Біокомпозитні зразки формували методом гарячого пресування композиції. Межу міцності при стисканні визначали в результаті стиску циліндричних зразків діаметром 20 мм та висотою 40-45 мм за допомогою статичного навантаження зі швидкістю переміщення нижньої траверси преса 2 мм/хв.

Результати. Актуальним напрямком сучасного матеріалознавства в області композитних матеріалів є розробка біокомпозитів, які є повністю екологічно безпечними, оскільки полімерна матриця є біологічно розкладною та походить з відновлюваних джерел. Однак даний напрямок є новим, а тому потребує розробки складу та технології виготовлення біокомпозитів, а також вивчення дослідження властивостей останніх.

В статті розроблено різні технології формування та режими термічної обробки з метою отримання високонаповнених біокомпозитних матеріалів на основі глютину та подрібнених стебел зернових культур підвищеної міцності. Оптимізовано технологію отримання біокомпозитних виробів за рахунок введення етапу  підсушування біокомпозитних матеріалів після основної та додаткової термічної обробки. Це значно ускладнило технологію отримання виробів із біокомпозитів, однак дозволило видалити зайву вологу із матеріалів. Волога попадає в матеріал із розчину глютину, який готують заливанням кісткового клею водою, що є необхідним для формування композиції. Довготривале підсушування біокомпозитів за низьких температур забезпечує рівномірне поступове видалення вологи з матеріалу без утворення тріщин. Міцність при стисканні біокомпозитів, виготовлених за даною технологією, становить 53,3 МПа.

Наукова новизна. Вперше виявлено, що на останніх етапах структурування біококомпозитів необхідно знижувати температуру термічної обробки (підсушування) та збільшувати її тривалість, що забезпечить уникнення появи структурних дефектів та розшарувань матеріалу.

Практична значимість. Розроблені біокомпозитні матеріали є біодеградабельними та екологічно безпечними. Тому їх доцільно використовувати для виготовлення одноразової тари, що дозволить вирішити проблему утилізації відходів та покращити екологічну безпеку навколишнього середовища.