Влияние наноразмерного гидрофильного наполнителя на релаксацию заряда в композитных плёнках полилактида

1. Влияние наноразмерного гидрофильного наполнителя на релаксацию заряда в композитных пленках полилактида

Работу выполнила: студентка факультета физики
2 курса магистратуры Сотова Ю.И.
Научный руководитель: д-р физ.-мат. н.,
проф. Гороховатский Ю.А.

2. Постановка задачи

С экологической точки зрения упаковку продуктов
питания
необходимо
делать
биоразлагаемой.
Перспективным для этого материалом является
полилактид (ПЛА) – биоразлагаемый линейный полимер,
мономером которого является молочная кислота.
В последнее время упаковку делают активной, т.е.
обладающей бактерицидными свойствами. Один из
эффективных способов получения активной упаковки –
электретирование.

3. Термостимулированная релаксация поверхностного потенциала в исходных и композитных пленках ПЛА

Потенциал,
отн. ед.
1
0,8
0,6
0,4
2
1
0,2
4
3
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Температура, °C
130
1 – исх. ПЛА, заряженный в поле отрицательного коронного разряда,
2 – исх. ПЛА, заряженный в поле положительного коронного разряда,
3 – ПЛА+2%SiO2, заряженный в поле отрицательного коронного разряда,
4 – ПЛА+2%SiO2, заряженный в поле положительного коронного разряда

4. Термостимулированные токи в исходных пленках ПЛА (термоэлектретное состояние)

Ток, А
3E-12
2E-12
1E-12
3
2
1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Температура, °C
1 –Tp=60°C, 2 – Tp=70°C, 3 – Tp=75°C
100

5. Термостимулированные токи в исходных и композитных пленках ПЛА (термоэлектретное состояние)

Ток, А
1E-12
8E-13
6E-13
4E-13
1
2
2E-13
3
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Температура, °C
1 – исх. ПЛА, 2 – ПЛА+2%SiO2, 3 – ПЛА+6%SiO2
100

6. Термостимулированная релаксация поверхностного потенциала в исходных и композитных пленках ПЛА

Потенциал,
отн. ед.
1
0,8
0,6
0,4
2
1
0,2
4
3
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Температура, °C
130
1 – исх. ПЛА, заряженный в поле отрицательного коронного разряда,
2 – исх. ПЛА, заряженный в поле положительного коронного разряда,
3 – ПЛА+2%SiO2, заряженный в поле отрицательного коронного разряда,
4 – ПЛА+2%SiO2, заряженный в поле положительного коронного разряда

7. Термостимулированные токи в исходных пленках ПЛА (короноэлектретное состояние)

Ток, А
1,2E-11
8E-12
4E-12
1
0
0
10
20
30
Температура, °C
40
50
60
70
80
90
2
-4E-12
1 – положительная полярность коронирующего электрода,
2 – отрицательная полярность коронирующего электрода
100

8. Температурная зависимость стабильности электретного состояния от концентрации наполнителя

Температурная
стабильность, °С
90
80
70
60
50
40
30
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
Концентрация наполнителя
7%

9. Основные выводы

1.
2.
3.
4.
5.
6.
С помощью данных термоактивационной спектроскопии удалось
идентифицировать заряд-дипольные центры в исходных и композитных
пленках ПЛА (W=(0,90±0,03) эВ, ω=1012 с-1);
Данные термоактивационной спектроскопии свидетельствуют о том, что при
внесении гидрофильного наполнителя SiO2 концентрация заряд-дипольных
центров уменьшается;
Глубокие приповерхностные ловушки присущи матрице полимера, а не
наполнителю. Введение наполнителя позволяет лишь наблюдать эти
ловушки;
И в исходных, и в композитных пленках ПЛА глубина ловушек для
положительных носителей заряда больше, чем для отрицательных;
Оптимальная концентрация наполнителя SiO2, позволяющая добиться
наибольшей стабильности электретного состояния, составляет 2%;
Композитные пленки ПЛА обладают стабильностью электретного состояния,
удовлетворяющей требованию активных упаковочных материалов (время
хранения при комнатной температуре составляет 4-5 месяцев).

10. Спасибо за внимание!