Кечур Д. І. Основи технологій одержання полілактидних композитів і виробів з них 3Д друком

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U002194

Облікова картка дисертації

0825U002194.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

Спеціалізована вчена рада

PhD 9557

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Дисертаційну роботу присвячено розробленню основ технологій одержання нових полілактидних композитів, які відзначаються підвищеною технологічною сумісністю компонентів і експлуатаційними властивостями, а також виготовлення філаменту для використання в FDM 3Д друці. Інтенсивний розвиток FDM 3D друку зумовлює потребу в удосконаленні полімерних матеріалів. Полілактид вирізняється екологічністю, низькою температурою плавлення, малою усадкою, але має низьку теплостійкість, крихкість та обмежені фізико-механічні властивості. Перспективним є створення композитів на його основі з додаванням крохмалю, CaCO₃, епоксидованої соєвої олії, а також формування комбінованих структур з заповненням модифікованими термореактивними смолами. Розроблено фізико-хімічні і технологічні засади одержання модифікованих полілактид-крохмальних композитів та філаментів на їхній основі для використання в FDM 3Д друці. На підставі виявленого впливу крохмалю і ЕСО на закономірності модифікування і властивості полілактидних матеріалів обґрунтовано умови та раціональні технологічні параметри процесу виготовлення полілактидних крохмальвмісних матеріалів. Обгрунтовано використання крохмалю та епоксидованої соєвої оливи (ЕСО) як технологічно сумісних модифікаторів полілактидних матеріалів під час фізичного суміщення у набряклому та в’язкотекучому стані. На підставі фізико-хімічних досліджень виявлено доцільність попереднього суміщення крохмалю з ЕСО з подальшим фізичним модифікуванням ними полілактиду за вмісту компонентів: крохмаль - до 25% мас., ЕСО - до 15% мас. Виявлено, що розроблені полілактидні композити відзначаються покращеними технологічними властивостями. Відзначено збільшення ПТР до 50-60 г/10хв завдяки пластифікувальному впливу ЕСО за вмісту 10-15% мас, зменшення в’язкості розтопу, а також зниження енергії активації течії завдяки впливу крохмалю, що сприяє підвищенню технологічності під час переробки у в’язкотекучому стані екструзією та FDM друком. Встановлено, що використання як модифікаторів полілактидних матеріалів гідрофільного крохмалю та гідрофобної ЕСО забезпечує стабільні у часі надмолекулярні структурні утворення полілактиду і крохмалю внаслідок перерозподілу міжмолекулярних взаємодій у досліджуваній системі за безпосередньої участі молекул ЕСО та стабільні фізико-хімічні і експлуатаційні характеристики цих матеріалів і виробів на їх основі під час тривалого використання. Поєднання у розроблених виробах термопластичної полілактидної та термореактивної епоксидної або поліуретанової складової дає можливість сформувати унікальну гібридну структуру, що об’єднує високі фізико-механічні та теплофізичні характеристики, властиві термореактивним матеріалам та технологічністю під час переробки термопластичною складовою, а також переваги 3Д друку. Модифіковані крохмалем та ЕСО полілактидні композити з гідрофобізованим кальцію карбонатом відзначаються підвищеними поверхневою твердістю до ≈ 15%, границею високоеластичності до 35%, коефіцієнтом структури до 50-55%, а також теплостійкістю на ≈70℃. Обгрунтовано використання полілактилних крохмальвмісних композитів як філаментів для FDM 3Д друку для виготовлення виробів конкретного призначення. Розроблено основи технологій одержання комбінованих 3Д друкованих полілактидних виробів з термореактивним модифікованим заповнювачем, розроблена принципова технологічна схема виробництва та обгрунтовані технологічні параметри, зокрема процесу заповнення ПЛА матриці термореактивним епоксидним та поліуретановим зв’язним та умови їх структурування. Одержані комбіновані композити на основі модифікованої ПЛА матриці та термореактивного заповнювача відзначаються зменшеною масою порівняно з суцільно наповненими 3Д виробами на 10-15%, покращеними фізико-механічними властивостями, зокрема підвищеною твердістю (15-30%), міцністю під час згинання та розтягування залежно від природи термореактивного зв`язного і кількості модифікатора у заповнювачі, площини прикладеного навантаження, особливостей патерна (структури заповнення) та щільності заповнення.

Читати повністю

Публікації

Masiuk A. S., Levytskyi V. Y., Kulish B.I., Kechur D. I., Humenetskyi T. V., Bilyi L. M. Physicomechanical and Thermophysical Characteristics of Starch-Containing Polyactide Materials for 3D Printing. Material Science. 2023. Vol. 58. P. 554–559. doi.org/10.1007/s11003-023-00698-y

Levytskyi V. Y., Masyuk A. S., Katruk D. S., Boyko M. V., Kechur D. I. Technological features of obtaining polylactide extrusion products. Chemistry, Technology and Application of Substances. 2021. Vol. 4, № 2. Р. 179–187. doi.org/10.23939/ctas2021.02.179

Масюк А. С., Левицький В. Є., Кечур Д. І., Куліш Б. І., Катрук Д. С. Вплив кальцію карбонату на експлуатаційні властивості полілактидних композитів. Chemistry, Technology and Application of Substances. 2022. Vol. 5, № 1. Р. 180–185. doi.org/10.23939/ctas2022.01.180

Кечур Д. І., Масюк А. С., Левицький В. Є., Кисіль Д. Б., Чопик Н. В. Технологічні особливості одержання крохмальвмісних полілактидних матеріалів для 3D друку. Chemistry, Technology and Application of Substances. 2023. Vol. 6, № 2. Р. 150–154. doi.org/10.23939/ctas2023.02.150

Katruk D. S., Masyuk A. S., Krasinskyi V. V., Laruk Y., Levytskyi V. Y., Kechur D. I. The influence of various nature additions on the properties of epoxy resin EPOSIR F740. Chemistry, Technology and Application of Substances. 2024. Vol. 7, № 2. P. 206–212. doi.org/10.23939/ctas2024.02.206

Кечур Д. І., Масюк А. С., Катрук Д. С., Куліш-Пеленська Б. І., Левицький В. Є. Особливості структури і властивостей композитів на основі полілактидних 3Д матриць і поліуретану. Chemistry, Technology and Application of Substances.2024. Vol. 7, № 2. Р. 213–218. doi.org/10.23939/ctas2024.02.213

Левицький В. Є., Масюк А. С., Кечур Д. І, Куліш Б. І., Тараненко. Б. П. Особливості переробки полілактидних композитів з використанням в 3D друці. Огляд. Chemistry, Technology and Application of Substances. 2022. Vol 5, № 1. Р. 147–159. doi.org/10.23939/ctas2022.01.147

Masyuk A., Kulish B., Kysil K., Levytskyi V., Katruk D., Kechur D. Features of technology, morphology and properties of heat-resistant polylactide composites. Technological and design aspects of the processing of composites and nanocomposites.: Collective Monograph. Kosice : Technical University of Kosice, 2021. Vol. 4. P. 259–279

Спосіб одержання модифікованого полілактидного матеріалу для 3D-друку : пат. UA158730 Україна, МПК C08L67/04, B33Y70/00, C08L3/02 / Левицький В. Є., Масюк А. С., Катрук Д. С., Кечур Д. І. ; заявл. 14.08.2024 ; опубл. 12.03.2025. Бюл. 11. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1845706/

Кечур Д. І., Куліш Б. І. , Сережко Є., Масюк А. С., Левицький В. Є. Крохмальвмісні полілактидні матеріали для 3D друку. XI Міжнародна науково-технічна конференція «Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості»: матеріали конференції, 16–20 травня 2022 р. м. Львів : 2022. – С. 324.

Kechur D. I., Kulish B. I., Masyuk A. S., Levytskyi V. Y. Polymer silicate fillers as modifiers of the properties of thermoplastic and thermoset materials. ХV Українська конференція з високомолекулярних сполук з міжнародною участю : матеріали конференції (25–27 жовтня 2022 року). – 2022. – C. 132–133.

Кечур Д. І., Масюк А. С., Левицький Б. В. Одержання та використання в 3Д друці полілактидних композитів наповнених крохмалем та тальком. Modern achievements in food, organic and polymer chemistry : book of abstract of the international scientific conference, dedicated to the brigth memory of professor Stanislav Voronov, Lviv, October 24–26, 2023. – 2023. – C. 58.

Кечур Д. І., Катрук Д. С., Масюк А. С.. Особливості одержання 3д виробів на основі полілактиду та смол різної природи. XII Міжнародна науково-практична конференція “Modern problems of science, education and society”, 5-7.02.2024, Київ, Україна. - С. 215-218

Masyuk A., Kulish B., Kechur D., Levytskyi V. Polylactide composites with calciumcontaining fillers. Nanomaterials: applications & properties : book of abstracts of the 2024 IEEE 14th International conference, Riga, Latvia, September 8–13, 2024. – 2024. – P. 11.

Кечур Д. І., Кисіль Д. Б., Левицький Б. В., Масюк А. С. Комбіновані композити на основі полілактидних FDM 3Д матриць . Перспективні полімерні матеріали та технології : збірник тез доповідей міжнародної науково-технічної конференції, Львів, 24–26 вересня 2024 р. – 2024. – C. 39–40.

Кечур Д. І., Масюк А. С., Левицький В. Є. Методи одержання і властивості полілактидних крохмальвмісних композитів. Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості : матеріали XII Мiжнародної науково-технічної конференції, Львів, 20–24 травня 2024 р. – 2024. – C. 195–196.

Читати повністю

Схожі дисертації

0825U002074

Ковінчук Ірина Василівна

Композити оксидів та оксидгідроксидів мангану з галуазитом як фотокаталізатори деградації

0825U001910

Булгаков Євгеній Сергійович

Технології виробництва композиційних волокнистих матеріалів спеціального призначення

0825U001808

Якименко Ольга Сергіївна

Розробка технологій одержання із недеревної рослинної сировини наноцелюлози та її використання у виробництві паперу і картону

0825U001798

Лісовий Вадим Миколайович

Розроблення полімерної твердої дисперсної системи фармацевтичного призначення з використанням метода відцентрового формування

0825U001577

Покроєва Яна Олександрівна

Поліфазні склокристалічні покриття з регульованими властивостями для керамічної плитки