Влияние природы наполнителя на свойства композита «поливиниловый спирт : полисахарид»

Abstract

При получении и применении высоконаполненных композитов на основе поливинилового спирта (ПВС) возникает вопрос оценки влияния особенностей структурообразования при формовании на свойства материала. Целью данной работы является исследование влияния природы наполнителя и наличия пластификатора при получении высоконаполненных композитов «ПВС-1799 : полисахарид (ПС)» на основные эксплуатационные показатели (прочность, водопоглощение, биодеструкция). В качестве наполнителей использовали микроцеллюлозу древесную (МЦД), крахмал кукурузный (КК), клетчатку кофейного зерна (ККЗ), часть образцов была модифицирована пластификатором (П) – глицерином (в количестве 5 об.%). Содержание наполнителя составляло от 50 до 80 об.%. Композиты в виде пластин получали жидкофазным совмещением 5%-го раствора ПВС и порошка ПС с последующим обезвоживанием в вакуум-сушильном шкафу. Установлено, что максимальную прочность после вымачивания имеет образец ПВС:КК:П, его напряжение при разрыве снизилось лишь в 5 раз, а удлинение при этом возросло в 17 раз (для сравнения – у образцов ПВС:МЦД:П и ПВС:ККЗ:П напряжение при разрыве снизилось в 43 и 14 раз, а удлинение возросло в 5и 4 раза соответственно). Показано, что водопоглощение ПВС выбранной марки достигает 800% по массе в первые 5 минут вымачивания, при содержании в ПВС 80 об.% наполнителей различной природы водопоглощение снижается в 3-15 раз. Установлено, что наибольший коэффициент диффузии - у образца, наполненного ККЗ, наименьший – у крахмалонаполненного ПВС, что можно объяснить различной плотностью упаковки молекулярных и надмолекулярных структур. Предварительные испытания компостируемости исследуемых композитов показали, что для их полной биодеградации потребуется не менее 6 месяцев воздействия деструкторов. Для композита ПВС:МЦД при содержании наполнителя 50, 65 и 80 об.% потеря прочности через 6 месяцев компостирования составила 89, 87 и 95%, а индекс деструкции – 9, 8, 19 соответственно. Предварительно установлено, что скорость биодеградации при компостировании композитов ПВС:ПС увеличивается в ряду ПВС:КК < ПВС:ККЗ < ПВС:МЦД.