ВСТАНОВЛЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ГЛИБОКО ЕВТЕКТИЧНОГО РОЗЧИННИКУ НА ОСНОВІ ГЛІЦЕРИНУ ТА ХОЛІНХЛОРИДУ В ЯКОСТІ ПЛАСТИФІКАТОРІВ ПОЛІЛАКТИДУ

Анотація

У статті розглядається можливість використання глибоко евтектичного розчинника (ГЕР) на основі гліцерину та холінхлориду як потенційного пластифікатора для полілактиду (PLA) — біорозкладного полімеру, що активно впроваджується у виробництво як замінник традиційних нафтохімічних матеріалів. Незважаючи на низку переваг, PLA характеризується високою температурою склування (~60 °С), що зумовлює його крихкість. Одним зі способів її зниження є введення пластифікаторів. З огляду на потребу у створенні більш екологічно безпечних систем, автори досліджують сумісність PLA з ГЕР на основі гліцерину та холінхлориду, а також з їх сумішами з поліетиленгліколем (ПЕГ 400). Перший етап дослідження передбачав розрахунок термодинамічних параметрів сумісності згідно з теорією Хансена. Використовуючи координати розчинності для PLA, ПЕГ 400, гліцерину та холінхлориду, встановлено, що відстань між центрами розчинності PLA та ГЕР без ко-пластифікатора перевищує радіус сфери сумісності полімеру. Розрахунки показали, що введення не менш ніж 87,5 мас.% ПЕГ у систему є необхідною умовою для забезпечення термодинамічної сумісності. Далі проведено експериментальні дослідження з використанням методу вимірювання температури прозорості порошків PLA, що дозволило оцінити вплив різних композицій пластифікаторів на сегментну рухливість полімеру. Отримані результати продемонстрували, що навіть при мольному співвідношенні холінхлориду до ПЕГ 1:1, яке формально не відповідає умовам сумісності за моделлю Хансена, спостерігається істотне зниження температури прозорості (на 36 °С), що свідчить про ефективну пластифікацію PLA. Таким чином, показано, що ГЕР на основі холінхлориду та гліцерину може бути використаний у якості пластифікатора PLA за умови додавання ко-пластифікатора, зокрема ПЕГ 400. Крім того, встановлено, що фактична ефективність суміші перевищує теоретично передбачену, що відкриває перспективи для подальших досліджень. У роботі також визначено можливі напрями оптимізації: зокрема, застосування менш полярних ГЕР (наприклад, на основі ментолу та деканової кислоти), а також глибше вивчення причин розбіжностей між теоретичними прогнозами та експериментальними результатами, що базуються на зміні температури прозорості PLA. Результати дослідження можуть бути використані при створенні нових екологічно безпечних композицій на основі PLA для пакувальних матеріалів, волокон та біомедичних виробів.