Антимикробная упаковка на основе физически модифицированных пленочных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Безнаева, Ольга Владимировна

• Безнаева, Ольга Владимировна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Безнаева, Ольга Владимировна

Оглавление

Введение

Глава 1 Анализ области исследований полимерных материалов в

электретном состоянии

1.1 Особенности поляризации диэлектриков

1.2 Природа электретного состояния в полимерных диэлектрических материалах

1.3 Короноэлектретные материалы

1.4 Влияние различных факторов на свойства полимерных материалов при формировании в них электретного состояния

1.4.1 Влияние условий изготовления

1.4.2 Влияние условий хранения и эксплуатации

1.4.3 Влияние состава полимерных композиций

1.4.4 Воздействие коронного разряда на структуру материала

1.4.5 Влияние электретного состояния на эксплуатационные свойства

1.5 Заключение по аналитическому обзору

Глава 2 Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследования и их характеристики

2.2 Методика получения образцов пленочных материалов в электретном состоянии

2.3 Метод исследования электростатических параметров

2.4 Методика изучения барьерных свойств

2.4.1 Метод исследования паропроницаемости

2.4.2 Метод исследования водопоглощения

2.5 Метод исследования физико-механических характеристик

2.6 Методика определения влияния электретного состояния полимерных пленок на пищевые продукты

2.7 Методика изучения антимикробных свойств

2.7.1 Приготовление смывов с анализируемых поверхностей

2.7.2 Приготовление питательных сред

2.7.3 Посев смывов в питательные среды

2.7.4 Микробиологический контроль развития микроорганизмов

2.8 Метод исследования биологической безопасности

2.8.1 Методика «пятидневного» автоматизированного биотеста на инфузориях ТеШкутепа руг'^отт

2.8.2 Методика «суточного» автоматизированного биотеста

на инфузориях Те^аНутепа руп/огт18

2.9 Метод исследования грибостойкости

2.10 Метод статистической обработки результатов

Глава 3 Технология изготовления и исследование материалов в элект-

ретном состоянии

3.1 Получение образцов пленок в электретном состоянии

3.2 Исследование величины и стабильности поверхностного заряда

3.3 Изучение физико-механических характеристик

3.4 Исследование барьерных свойств

Глава 4 Исследование биотических свойств материалов в электретном

состоянии

4.1 Влияние электретного состояния полимерных пленок на упакованные пищевые продукты

4.2 Исследование антимикробных свойств

4.3 Исследование биологической безопасности

4.4 Исследование грибостойкости

Заключение

Список использованных литературных источников

Приложение 1

Приложение 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Антимикробная упаковка на основе физически модифицированных пленочных материалов»

Введение

В настоящее время широко применяются полимерные пленочные материалы (однослойные, двухслойные, многослойные и комбинированные), получаемые методами экструзии и соэкструзии [1], для различных потребностей народного хозяйства, в частности, упаковочной отрасли. Постоянно разрабатываются новые материалы и технологии для производства упаковочных изделий на основе полимеров. Упаковки, способные оказывать «активное» действие на упакованный пищевой продукт, приобретают все большее значение, например, антисептические, фунгицидные, бактерицидные покрытия, обогащенные витаминами пленки. Однако при получении данных материалов в их состав обычно вводят функциональные ингредиенты, не всегда безопасные для человека.

В то же время, на различных стадиях получения, переработки или непосредственного применения может осуществляться модификация полимерных материалов [2]; изменение свойств в результате модификации происходит как в объеме, так и в поверхностных слоях полимеров. Существуют основные методы направленного изменения свойств: физические, химические, физико-химические. Выбор метода модификации определяется поставленной задачей, природой полимерного материала, экономической целесообразностью.

На практике распространены физические методы модификации, пригодные для многих видов полимерных материалов. Данные виды модификации основаны на воздействии физических факторов, в результате чего могут происходить структурно-физические, химические и другие превращения в полимерах [3]. К методам физической модификации относятся: термическое воздействие, облучение, вакуумно-компрессионная обработка, модификация периодическим деформированием (вибрация, ультразвуковая обработка), воздействие электрических и магнитных полей [4]. Данные методы позволяют улучшить

физико-механические и эксплуатационные характеристики полимерных пленок, а также придать им специальные свойства.

Воздействие коронным разрядом является широко используемым методом физической модификации пленок, которое можно проводить на стадии обработки готовых материалов сразу после получения пленки либо перед непосредственным использованием. В результате коронирования происходит изменение физико-механических и адгезионных характеристик, структуры, энергии поверхности и т.д. и материал приобретает новый комплекс свойств. При данной обработке в полимерных диэлектриках возникает стабильное электретное состояние [3], обусловленное способностью полимеров поляризоваться при воздействии электрического поля. Электретный материал представляет собой диэлектрический материал, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации данного диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве электрическое поле [5, 6]. Полимерные пленки в электретном состоянии можно также отнести к «активным» упаковкам [1].

Изучению электретных материалов посвящены исследования многих отечественных и зарубежных ученых. Наиболее значимыми являются работы Е. Адамса, В.В. Ананьева, Е.Б. Баблюка, М.Э. Борисовой, М.Ф. Галиханова, Э. Геманта, В.А. Гольдаде, Ю.А. Гороховатского, Б. Гросса, А.Н. Губкина, В.Е. Гуля, Р.Я. Дебердеева, Б.А. Догадкина, Г.А. Лущейкина, М. Перлмана, Г. Сесслера и др.

Одним из развиваемых научных направлений исследования диэлектриков является поиск способов регулирования электретных характеристик полимеров. Кроме этого, интерес вызывают исследования, направленные на разработку методов увеличения стабильности электретного состояния за счет целенаправленных воздействий, модифицирующих состав и строение полимеров.

Электретные материалы нашли широкое применение в различных областях, например, для создания преобразователей, мембран, фильтров, дозиметров, в

электрофотографии, электростатической записи; в медицине электреты применяются для изготовления материалов с антитромбогенными свойствами поверхности и др. В работах российских ученых [7, 8] имеются сведения о длительном сохранении органолептических и физико-химических показателей продуктов питания, упакованных в электретные материалы.

Производители продуктов питания всегда старались увеличить сроки их хранения. Несомненно, что для защиты и сохранения потребительских свойств пищевой продукции физическая модификация упаковочных материалов является предпочтительной, так как позволяет исключить или уменьшить дополнительную специальную обработку и введение функциональных добавок непосредственно в продукты питания. Дальнейшее изучение свойств полимерных материалов в электретном состоянии позволит использовать их в качестве упаковочных материалов, повышающих сроки хранения и защищающих пищевые продукты от неблагоприятных внешних воздействий.

В связи с этим актуальным представляется создание антимикробных и биологически безопасных упаковочных материалов посредством физической модификации полимерных пленок при воздействии коронного разряда.

Цель диссертационной работы заключается в создании антимикробной упаковки путем формирования в полимерных пленках электретного состояния при их обработке коронным разрядом и установлении корреляции между технологическими параметрами этого процесса и эксплуатационными характеристиками материалов при сохранении биологической безопасности на уровне исходных полимеров.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- определить влияние параметров воздействия коронного разряда на формирование электретного состояния в исследуемых материалах;

- определить влияние химической природы полимера на возникающий электретный заряд;

- исследовать стабильность электретного состояния во времени;

- исследовать антимикробные свойства данных материалов;

- определить влияние электретного состояния упаковочных полимерных пленок на сохранность продуктов питания;

- провести оценку биологической безопасности полимерных материалов в электретном состоянии;

- изучить физико-механические, барьерные и сорбционные характеристики исследуемых пленок;

- выбрать диапазон технологических параметров обработки полимерных материалов коронным разрядом, обеспечивающий формирование заданного комплекса биотических и эксплуатационных свойств.

Научная новизна. На примере полипропилена и полиэтилентерефталата показано, что пленки различных классов в электретном состоянии обладают бактериостатическим и фунгистатическим действием. Впервые показано, что биотический эффект возникает в полимерах разной химической природы при различной плотности электретного заряда. При этом данные величины для 1Ш и ПЭТФ различаются в 2 раза. При увеличении концентрации носителей электретного заряда биотический эффект усиливается.

Установлено, что упаковочные полимерные пленки на основе ПП и ПЭТФ в электретном состоянии являются биологически безопасными, что подтверждено проведением биотестирования тест-организмов (инфузории Те^акутепа руп/оптБ).

Показано, что регулировать биотический эффект пленочных материалов можно путем изменения их электретных характеристик, которые зависят от технологических режимов обработки полимерных пленок коронным разрядом, а именно линейной скорости движения обрабатываемого материала, кратности обработки, количества электродов и т.д.

Практическая значимость. Установлена возможность создания активных по отношению к патогенным микроорганизмам и биологически безопасных полимерных пленочных материалов путем формирования в них электретного

состояния в результате обработки коронным разрядом. Такие пленки вызывают замедление жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу упакованных пищевых продуктов, и продлевают сроки их хранения. При этом переход в электретное состояние не сопровождается резким изменением физико-механических, барьерных и сорбционных свойств исследуемых материалов.

Рекомендованы технологические режимы, позволяющие формировать стабильное электретное состояние, которое обеспечивает ярко выраженный антимикробный эффект и биологическую безопасность упаковочных пленок.

Эффективность технологических решений подтверждена результатами исследований, проведенных в испытательном лабораторном центре «Биотест» ФГБОУ ВПО «МГУПП» (приложение 1, 2). Согласно протоколу испытаний образцов, на 7-е сутки хранения количество плесеней на поверхности пшеничного хлеба из муки высшего сорта (ГОСТ 27844-88), упакованного в обработанную коронным разрядом ПП пленку, было почти в 2 раза меньше, чем на образцах продукта в необработанном материале.

Исследования поддержаны грантом Ассоциации «Университетский комплекс прикладной биотехнологии», научно-исследовательская работа № 10-110 «Полимерные электретные материалы для упаковки продуктов питания».

Материалы диссертации были использованы при чтении курса лекций «Модификация полимерных материалов», «Тенденции развития упаковочной отрасли», а также при проведении научно-исследовательских работ студентов технологического факультета ФГБОУ ВПО «МГУПП».

Содержание работы отражено в 18 печатных научных работах: Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1.Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Влияние технологических параметров коронирования на характеристики электретного состояния в полимерных пленочных материалах. // Химическая промышленность сегодня. - 2012. - № 3. -С. 27-30.

2. Безнаева О.В., Аксенова Т.И., Бабурина Т.М. Пленки на основе электретных материалов - «активные» упаковки. // Пищевая промышленность. -2011.-№ 1,-С. 24-26.

3. Безнаева О.В., Аксенова Т.И., Черемных Е.Г., Калачихина Е.С. Биотестирование пленочных полимерных материалов в электретном состоянии. // Естественные и технические науки. - 2011. - № 4 (54). - С. 515-517.

Другие работы, опубликованные по теме исследования:

4. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Электретные материалы в упаковке продуктов питания. // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы VII Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПБ, 2008. - С. 201-202.

5. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Использование полимерных электретных материалов в качестве активной упаковки для продуктов питания. // Естественнонаучные исследования: теория, методы, практика: межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 7. Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева. - Саранск: Ковылк. тип., 2009. - С. 62-65.

6. Безнаева О.В. Изучение электретного эффекта в полиэтилентерефталатной пленке. // Технические и естественные науки: теория, методы, практика: межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 9. Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева. - Саранск: Ковылк. тип., 2009.-С. 126-130.

7. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Исследование влияния электретного состояния многослойного полимерного материала на срок хранения хлеба. // Технические и естественные науки: теория, методы, практика: межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 9. Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева. - Саранск: Ковылк. тип., 2009. - С. 130-134.

8. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Изучение электретного эффекта в полипропиленовом пленочном материале и его влияние на срок хранения хлеба. // Сборник материалов первой научно-практической конференции с

международным участием «Тара и упаковка пищевых продуктов. Коммуникативные технологии пищевых производств» / Отв. ред. проф. В.А. Медведев. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2009. - С. 39-45.

9. Безнаева О.В., Беспалова Е.Е., Аксенова Т.И. Исследование электретного эффекта в полипропиленовой пленке. // Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания: материалы международной научной конференции студентов и молодых ученых - М.: МГУПБ, 2009. - С. 165-166.

10. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Исследование электретного эффекта в полипропиленовой пленке и его влияние на срок хранения хлеба. // Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых ученых: Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов, 4-6 ноября 2009 г., г. Рязань / отв. ред. А.Н. Козлов; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. - Рязань, 2009. - С. 32-36.

11. Безнаева О.В., Величко Я.К., Аксенова Т.И., Бабурина Т.М. Влияние физической модификации поверхности упаковки на ее антимикробные свойства. // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы VIII Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПБ, 2010.-С. 132-133.

12. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Влияние физической модификации упаковки на развитие порчи пищевых продуктов. // Наука и современность — 2010: сборник материалов VI Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. Часть 2 / Под общ. ред. С.С. Чернова. - Новосибирск: Издательство НГТУ, 2010. - С. 72-76.

13. Безнаева О.В., Аксенова Т.И. Физическая модификация пленочных материалов. // Конкурс проектов молодых ученых в рамках 16-й международной выставки химической промышленности и науки «Химия 2011»: тезисы докладов. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. - С. 22.

14. Безнаева О.В., Калачихина Е.С., Семенцов Д.Е., Аксенова Т.И. Влияние модификации поверхности пленочных материалов на их свойства. // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2011.-С. 128-129.

15. Безнаева О.В., Чивилева О.Ю., Аксенова Т.И. К вопросу о замедлении порчи продуктов питания. // Технология упаковочного производства и пищевого машиностроения: сборник материалов III научно-практической конференции. -М.: Издательский комплекс МГУПП, 2012. - С. 29-35.

16. Безнаева О.В., Чивилева О.Ю., Аксенова Т.И., Фролова B.JI. Барьерные свойства материалов в электретном состоянии. // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы X Международной научной конференции студентов и молодых ученых. -М.: Издательский комплекс МГУПП, 2012. - С 12.

17. Безнаева О.В., Аксенова Т.И., Ананьев В.В. Разработка безопасной полимерной упаковки для пищевых продуктов. // Проблемы пищевой безопасности: сборник материалов к международной конференции молодых ученых / отв. редактор В.М. Фершт. - М.: издательский комплекс МГУПП, 2013. -С. 15-16.

18. Beznaeva O.V., Aksenova T.I. Research of barrier properties of electret polymeric films // «Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings»: Papers of the 3rd International Scientific Conference (November 11-12, 2013). - Cibunet Publishing. - New York, USA. - 2013. -P. 125-128.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Работа выполнена с использованием современных средств и методик проведения исследований. Получен большой объем экспериментальных данных, который был статистически проанализирован. Выводы и положения научно обоснованы и соответствуют содержанию диссертации.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены на VII, VIII, IX и X Международных научных конференциях студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2008, 2010, 2011, 2012), I и II научно-практических конференциях с международным участием «Тара и упаковка пищевых продуктов. Коммуникативные технологии пищевых производств» (Москва, 2009, 2011), Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (Москва, 2009), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых ученых» (Рязань, 2009), Московской международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов» (Москва, 2010), VI Международной научно-практической конференции «Наука и современность - 2010» (Новосибирск, 2010), V конкурсе проектов молодых ученых в рамках 16 Международной выставки химической промышленности и науки «Химия-2011» (Москва, 2011), III научно-практической конференции «Технология упаковочного производства и пищевого машиностроения» (Москва, 2012), Всероссийской научной школе «Технические решения и инновации в технологиях переработки полимеров и композиционных материалов» (Казань, 2012), Международной конференции молодых ученых «Проблемы пищевой безопасности» (Москва, 2013), the 3rd International scientific conference «Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings» (New York, 2013).

Структура диссертации. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста и включает 34 рисунков и 9 таблиц. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников, приложения.

Глава 1 Анализ области исследований полимерных материалов

в электретном состоянии

1.1 Особенности поляризации диэлектриков

Полимерные материалы, являясь в большинстве случаев диэлектриками, способны поляризоваться при воздействии электрического поля. Их поведение в электрическом поле определяется диэлектрическими характеристиками (электрическая прочность (Епр), удельное объемное электрическое сопротивление (ру), удельное поверхностное электрическое сопротивление (р8), относительная диэлектрическая проницаемость (ег), тангенс угла диэлектрических потере 5)), которые зависят от свойств данного поля, обусловленного внешней средой, условиями эксплуатации; также данные характеристики связаны с химическим строением полимеров: наличием цепных молекул и возможностью внутреннего вращения атомов в главной и боковой цепях соединений [9].

Согласно зонной теории структуры твердых тел [10], у диэлектриков есть запрещенная зона между зонами валентности и проводимости. При абсолютном нуле и в отсутствие внешнего воздействия валентная зона полностью заполнена, а зона проводимости свободна от электронов.

Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости осуществляется за счет энергии тепловых колебаний решетки или энергии внешнего воздействия, при этом в валентной зоне остается свободное энергетическое состояние («дырка»). При отсутствии внешнего электрического поля «дырка», как и электрон, будет хаотично переходить из одного положения в другое вследствие того, что электрон соседней ковалентной связи за счет энергии тепловых колебаний решетки может заполнить незавершенную ковалентную связь. Разрыв ковалентной связи также сопровождается образованием пары свободных носителей заряда - электрона в зоне проводимости и свободного энергетического состояния в валентной зоне [10].

Примесные атомы, ионы или другие несовершенства кристаллической решетки являются ловушками, создающими локальные энергетические уровни. Локальные уровни находятся в запрещенной зоне, глубокие - расположены далеко от границ энергетических зон. Если в запрещенной зоне имеются свободные энергетические уровни (глубокие донорные уровни), то при движении свободный электрон может быть захвачен ловушкой. При этом электрон перестает быть свободным, а ловушка заряжается отрицательно. Это происходит, пока к имеющей отрицательный заряд ловушке не подойдет «дырка». В итоге, исчезает пара свободных носителей [10].

Дефект решетки, способный захватить электрон из зоны проводимости и «дырку» из валентной зоны, осуществляя их рекомбинацию, является рекомбинационной ловушкой. Электрон, находящийся на локальном уровне, может снова перейти в зону проводимости. Дефект, способный захватывать свободные носители заряда одного знака с последующим их освобождением, является ловушкой захвата. При наличии занятых электронами локальных уровней электроны с этих уровней могут перейти в валентную зону, а электроны из зоны проводимости - на локальные уровни; в данном случае также исчезает пара свободных носителей [10].

В диэлектрической среде полимерного материала электрическое поле создается свободными и связанными зарядами. Связанные заряды входят в состав атомов и молекул; свободными являются избыточные заряды, сообщенные телу и нарушающие его электрическую нейтральность (например, заряды, нанесенные извне на поверхность диэлектрика), заряды носителей тока в проводящих средах и ДР. [11].

В диэлектрике результирующее электрическое поле характеризует вектор напряженности, которая, согласно принципу суперпозиции полей, равна геометрической сумме напряженностей полей свободных и связанных зарядов. Поле связанных зарядов возникает в результате поляризации диэлектрика при помещении его в электрическое поле, созданное свободными электрическими

зарядами. Связанные заряды могут вызвать перераспределение свободных зарядов и изменить поле этих зарядов. [11].

У диэлектриков ру>107 Ом хм [10]; они не способны проводить постоянный ток из-за отсутствия в них свободных ионов и слабо связанных с атомными ядрами электронов, которые могут упорядоченно перемещаться под влиянием электрического поля и образовывать ток проводимости. Для прохождения переменного тока достаточно небольших колебаний зарядов вокруг неподвижных точек. В переносе электрических зарядов макромолекулы не участвуют, электропроводность диэлектриков определяется присутствием в них низкомолекулярных примесей в виде электролитов (кислоты, щелочи) остатков мономеров, эмульгаторов, катализаторов, инициаторов и других веществ, которые являются источниками возникновения слабо связанных или свободных ионов [9]. Замыкающие электрическую цепь, токи смещения создаются колебаниями зарядов, представляющими собой смещение электронов и атомных ядер, повороты постоянных диполей в диэлектрике под влиянием электрического поля. Поэтому вещества, являющиеся диэлектриками для постоянного тока, способны проводить переменный [12]. В связи с этим, несмотря на то, что все молекулы диэлектрика электрически нейтральны, они обладают электрическими свойствами. Молекула полимерного диэлектрика, создавая электрическое поле, приближенно рассматривается как электрический диполь с дипольным электрическим моментом [13].

В зависимости от строения молекул, наличия или отсутствия у них постоянного дипольного момента диэлектрики классифицируются как полярные и неполярные [13].

Неполярные диэлектрики не содержат ориентирующихся диполей. Строение молекул симметричное [10]. В отсутствие внешнего электрического поля центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают с центром симметрии, и дипольные моменты каждой отдельной молекулы равны нулю. Во внешнем электрическом поле происходит деформация электронных

оболочек атомов и молекул, центры тяжести зарядов смещаются. Неполярная молекула диэлектрика приобретает индуцированный (наведенный) дипольный электрический момент, пропорциональный напряженности поля, который является деформационным моментом [11].

У полярного диэлектрика электроны молекул (атомов) расположены несимметрично относительно атомных ядер. При отсутствии внешнего электрического поля центры тяжести зарядов не совпадают. Молекулы имеют постоянный по модулю электрический дипольный момент [10, 11]. В данном случае электрическое поле ориентирует существующие диполи. [14]. Основным процессом, возникающим в диэлектрике при воздействии на него электрического поля, является поляризация. Поляризация заключается в нарушении статистически равновесного распределения заряженных частиц в материале и появлении отличного от нуля результирующего электрического момента [10, 15, 16]. Увеличение плотности структуры уменьшает эффективный дипольный момент.

Существует несколько основных видов поляризации.

Электронная (деформационная) поляризация заключается в упругом смещении и деформации электронных оболочек атомов и ионов относительно положительно заряженных ядер. При отсутствии электрического поля атом нейтрален, центры положительного и отрицательного зарядов ядра совпадают. Под действием внешнего электрического поля орбиты, по которым движутся отрицательные электроны, смещаются к положительному электроду, центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают, нейтральный атом становится диполем [10, 11, 15, 17].

Ионной поляризацией является упругое смещение относительно друг друга разноименно заряженных ионов в твердых веществах с ионной кристаллической решеткой. Совпадающие до приложения электрического поля центры положительных и отрицательных зарядов ионов ячейки под действием поля

раздвигаются на некоторое расстояние, в результате элементарная ячейка приобретает индуцированный электрический момент [10, 15, 17].

Дипольно-релаксационная (дипольная, ориентационная) поляризация заключается в следующем. При отсутствии электрического поля молекулы или радикалы в них находятся в хаотическом движении, их дипольные моменты направлены в разные стороны и результирующий электрический момент равен нулю. Под действием поля диполи растягиваются, упорядочиваются, ориентируясь вдоль вектора напряженности электрического поля [И, 14]. Для установления данной поляризации после приложения к диэлектрику напряжения (или процесса ее ликвидации после снятия напряжения) требуется время. Продолжительность процесса уменьшения поляризованности дипольной поляризации с момента снятия приложенного напряжения является временем релаксации дипольной поляризации [10, 15, 17].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Безнаева, Ольга Владимировна, 2014 год

Список использованных литературных источников

1. Любешкнна Е. Триумф упаковки. // Наука и жизнь. — 2006. - № 10.

2. Химическая модификация эластомеров / И.А. Туторский, Е.Э. Потапов, А.Г. Шварц. - М.: Химия, 1993. - 304 с.

3. Кестельман В.Н. Физические методы модификации полимерных материалов. -М.: Химия, 1980. - 224 с.

4. Кирш И.А., Ананьев В.В., Аксенова Т.И., Губанова М.И., Филинская Ю.А. Методы модификации упаковочных полимерных материалов: методические указания к самостоятельной работе студентов специальностей 261201, 240502.-М.: МГУПБ, 2010. - 21 с.

5. Гороховатский Ю.А. Электретный эффект и его применение. // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - № 8. - С. 92-98.

6. Электреты / Под ред. Сесслера Г.М. - М.: Мир, 1983. - 487 с.

7. Применение электретных материалов в качестве активной упаковки для молочных продуктов / B.C. Кайгородцев, А.Н. Борисова, М.Ф. Галиханов, О.В. Абрамова, A.C. Антонова. // Общероссийская конференция молодых ученых «Пищевые технологии». - Казань, 2005. - С. 160-162.

8. Разработка активной упаковки для мясных продуктов / A.A. Мухаметзянова, М.Ф. Галиханов, B.C. Попцов, Б.Ф. Хакимов, Е.Ю. Перухина. // Общероссийская конференция молодых ученых «Пищевые технологии». - Казань, 2005.-С. 162-163.

9. Максанова Л.А. Высокомолекулярные соединения и материалы на их основе, применяемые в пищевой промышленности. - М.: КолосС, 2005. - 213 с.

10. Электрорадиоматериалы / Б.М. Тареев, Н.В. Короткова, В.М. Петров, A.A. Преображенский; под ред. Б.М. Тареева: Учеб. пособие для студентов втузов. -М.: Высш. Школа, 1978. - 336 с.

11. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Физика: Учеб. пособие. - 3-е изд., испр. -М.: Дрофа, 2000.-800 с.

12. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения: Учебник для ун-тов. - 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1981. — 651 с.

13. Тагер A.A. Физико-химия полимеров. - изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Научный мир, 2007. - 576 с.

14. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб. для вузов / Ю.Д. Семчиков. - 2-е изд., стер. - М.: Издат. центр «Академия», 2005. - 368 с.

15 Серебряков A.C. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. -М.: Маршрут, 2005. - 280 с.

16. Кравцов А.Г. О методах исследования электретного состояния полимерных материалов. // Пластические массы. - 2000. - № 8. - С. 6-11.

17. Электропроводящие полимерные материалы / В.Е. Гуль, JI.H. Царский и др. - М.: Химия, 1968. - 248 с.

18. Браун В. Диэлектрики / Пер. с англ. - М., 1961.

19. Губкин А.Н. Электреты. - М.: Наука. - 1978. - 192 с.

20. Лущейкин Г.А. Полимерные электреты. - М.: Химия, 1984. - 184 с.

21. Физический энциклопедический словарь. Т.5. - М., 1966. - С. 442.

22. Фридкин В.М., Желудев И.С. Фотоэлектреты и электрофотографический процесс. - М., 1960.

23. E.J. Adams // Franklin Inst. - 1927. - 204, 409.

24. W.F. Swarm J. // Franklin Inst. - 1950. - 205, 219.

25. Губкин А.Н. Физика и химия твердого тела. - 1973. - 31, 43.

26. W. Deutsch, Ann.d. - Phys. - 1933. - 16, 568; Phys. Zs., - 1933. -34, 448.

27. W. Rogowski, Arch. f. - Elektrotechn. - 1935. - 29, 130.

28. L.B. Loeb The mechanism of the negative point corona at atmospheric pressure in relation to the first Townsend coefficient. - Phys. Rev. - 1947. -71,712.

29. Katz L., Penfold A.S. - Rev. Mod. Phys. - 1952. - 24, 28.

30. Gledhill J.A. - Journ. Phys. - 1973. - A6. - 1420.

31. Seltzer S.M., Berger M.G. - Nucl. Instrum. Methods. - 1974. - 119, 157.

32. Гриднев С.А. Диэлектрики с метастабильной электрической поляризацией. // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - № 5. - С. 105111.

33. Рынков A.A., Рычков Д.А., Трифонов С.А. Электретные свойства политетрафторэтилена с элементсодержащими наноструктурами на поверхности. // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): материалы XX Международной конференции, СПб, 2004. - изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С. 308-311.

34. Боев С.Г., Лопаткин С.А., Ушаков В.Я. Инжекция заряда в полимерные диэлектрики при воздействии коронного разряда. // Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых диэлектриках: межвузовский сборник. - М.: МИЭМ, 1988.-С. 71-73.

35. Лущейкин Г. А. Методы исследования электрических свойств полимеров. - М.: Химия, 1988. - 160 с.

36. Галиханов М.Ф., Дебердеев PJL Электретные свойства смеси неполярных полимеров. // Вестник Казанского технологического университета. -2005.-№ 1.-С. 318-322.

37. Борисова М.Э., Койков С.Н., Новиков Г.К., Цобкало Г.К. Влияние толщины полимерных пленок на спектры токов ТСД короноэлектретов. // Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых диэлектриках: межвузовский сборник. - М.: МИЭМ, 1984. - С. 70-75.

38. Пинчук Л.С., Гольдаде В.А. Электретные материалы в машиностроении. -Гомель: Инфотрибо, 1998.-288 с.

39. Гороховатский Ю.А. Термодеполяризационный анализ электрической релаксации в диэлектриках и полупроводниках в случае двумерного распределения ловушек. // Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых диэлектриках: межвузовский сборник. - М.: МИЭМ, 1984. - С. 56-66.

40. Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я. Влияние условий поляризации на свойства полиэтиленовых короноэлектретов. // Доклады Международной конференции «Композит-2004». - Саратов, 2004. - С. 18-21.

41. Галиханов М.Ф., Бударина JI.A. Короноэлектреты на основе полиэтилена и сополимеров этилена с винил ацетатом. // Пластические массы. -2002. -№ 1,-С. 40-42.

42. Закревский В.А., Пахотин В.А., Фомин В.А. Электретные свойства высокоориентированных пленок ПЭ. // Высокомолекулярные соединения. - Том 18 (серия Б), 1976. - № 9 (сентябрь). - С. 710-713.

43. Борисова М.Э., Закревский В.А., Койков С.Н., Тихомиров А.Ф. Влияние деформаций на величину заряда пленочных полимерных электретов. // Высокомолекулярные соединения. - Том 25 (серия Б), 1983. - № 8. - С. 571-574.

44. Рамазанов М.А., Гусейнова A.C. Влияние электретного состояния на прочностные свойства композиции на основе полипропилена и Мп02. // Пластические массы. - 2007. - № 3. - С. 13-16.

45. Борисова М.Э., Койков С.Н., Парибок В.А., Фомин В.А. Связь стабильности полимерных электретов с величиной удельной электропроводности. // Высокомолекулярные соединения. - Том 17 (серия Б), 1975. - № 6. - С. 488-492.

46. Борисова М.Э., Дийкова Е.У., Койков С.Н., Рымша В.П. Анализ процессов накопления и релаксации зарядов в полимерных пленках на основе модели многослойного диэлектрика. // Неравновесные процессы в диэлектрических материалах: Межвуз. сб. научн. трудов. - М.: МИРЭА. - 1983. -С. 65-71.

47. Кожевникова Н.О., Гороховатский И.Ю. Исследование электретного эффекта в тонких пленках на основе полипропилена. // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): материалы XX Международной конференции, СПб, 2004. -изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С. 97-99.

48. Кожевникова Н.О., Гороховатский И.Ю., Темнов Д.Э. Исследование электретного эффекта в волокнитах на основе полипропилена. // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): материалы XX Международной конференции, СПб, 2004. - изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С. 99-102.

49. Классов В.Н., Осипов К. А. Причины ухудшения стабильности электретов из пленок политетрафторэтилена в условиях высокой влажности. // Неравновесные процессы в диэлектрических материалах: межвузовский сборник научных трудов. - М.: МИРЭА. - 1983. - С. 93-98.

50. Кравцов А.Г., Зотов С.В., Самсонова А.С., Хван С.В., Короткий М.В. К вопросу об устойчивости электретного заряда полимерных волокон в жидких средах. // Пластические массы. - 2004. - № 6. - С. 15-19.

51. Кравцов А.Г., Гольдаде В.А., Андрианчиков М.Н., Зотов С.В. Особенности проявления электретного заряда melt-blown материалов в жидкостях. // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): материалы XX Международной конференции, СПб, 2004. - изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С. 299-302.

52. Шлегель Г. Общая микробиология / пер. Е.Н. Кондратьевой и Г.А. Куреллы со 2-го нем. изд., испр. и доп.; под ред. и с предисл. д.б.н. E.JI. Рубан. -М.: Мир.-1972.

53. Галичин Н.А., Борисова М.Э. Влияние повышенной влажности на стабильность электретного состояния в полиимидных пленках. // Электротехника. -2007.-№3.-С. 24-28.

54. Борисова М.Э., Койков С.Н. Электретный эффект в диэлектриках. // Известия вузов. Физика. - 1979. - № 1. - С. 79-83.

55. Mazur К. More data about dielectric and electret properties of poly(methyl methacrylate). // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1997. - V. 30. - P. 1383-1398.

56. Mizutani Т., Zhang C., Ishioka M. Space charge behavior in LDPE and its blend polymers. // Proc. Of 11th Int. Symp. On Electrets. - Melbourne, Australia, 2002. -P. 147-150.

57. Magerramov A. M., Safarov N.J. Sharifav Z.Z. Electrification and electret properties of polymer mixtures. // Turk. J. of Phys. - 1996. - V. 20. - № 12. - P. 12501255.

58. Музибуллин М.Н., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я. Электретные свойства смесей неполярного и полярного полимера. // Доклады Международной конференции «Композит-2004». - Саратов, 2004. - С. 40-44.

59. Галиханов М.Ф., Музибуллин М.Н., Дебердеев Р.Я. Изучение короноэлектретов на основе смесей полиэтилена с поливинилхлоридом. // Пластические массы. - 2005. - № 3. - С. 8-10.

60. Музибуллин М.Н., Галиханов М.Ф., Лучихина Т.А., Дебердеев Р.Я. Взаимосвязь электретных свойств смесевых полимерных композиций с их коллоидной структурой. // Структура и динамика молекулярных систем: сборник статей, часть 2. -Яльчик, 2006. - С. 59-63.

61. Галиханов М.Ф., Еремеев Д.А., Дебердеев Р.Я. Исследование электретных свойств сополимера винилхлорида с винил ацетатом. // Материаловедение. - 2004. - № 6. - С. 18-20.

62. Галиханов М.Ф., Гольдаде В.А., Дебердеев Р.Я. Электретные свойства сополимера винилхлорида с винилацетатом и его композиций с тальком. // Высокомолекулярные соединения. - Серия А, том 47. - 2005. - № 2. - с. 264-269.

63. Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я. Короноэлектреты на основе композиций сополимера винилхлорида с винилацетатом и цинковых белил. // Журнал прикладной химии. - Т. 78. - 2005. - Вып. 3. - С. 502-505.

64. Галиханов М.Ф., Еремеев Д.А., Дебердеев Р.Я. Влияние наполнителя на поляризуемость полярного полимера в коронном разряде. / Вестник Казанского технологического университета. - 2003. - № 2. - С. 374-378.

65. Копцев В.Н., Бубман С.З., Разумовская И.В. О влиянии инжекции на протекание дипольной поляризации в полимерных диэлектриках. // Неравновесные процессы в диэлектрических материалах: Межвуз. сб. научн. трудов. - М.: МИРЭА. - 1983.-е. 61-64.

66. Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я., Мухаметзянова A.A., Тазиева Л.Ф., Осипова А.П. Влияние деформирования на электретные характеристики полимерных композиций. // Современные проблемы технической

химии: материалы докладов Международной научно-технической конференции, 22-24 декабря 2004 г. - Казань: КГТУ. - 2004. - С. 800-805.

67. Галиханов М.Ф., Борисова А.Н., Дебердеев Р.Я. Изменение электретных характеристик полимерных композиций при переработке их в изделия. // Журнал прикладной химии. - Т.78. - 2005. - Вып. 5. - С. 836-839.

68. Аитова JI.M., Борисова А.Н., Галиханов М.Ф. Создание активной упаковки на основе композиций ударопрочного полистирола. // Общероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии»: сборник тезисов докладов; под общ. ред. А.Ю. Крыницкой. -Казань, 2006. - С. 227.

69. Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я., Аитова JI.M. Стабильность свойств листовых короноэлектретов на основе ударопрочного полистирола при переработке их в изделия. // Пластмассы со специальными свойствами: межвузовский сборник научных трудов. - СПб: СПбГТИ(ТУ). - 2006. -С. 137-140.

70. Рамазанов М.А., Абасов С.А., Бедирханова С.Ш., Мустафаев З.Э., Рамазанова С.Дж., Эфендиева З.Ч. Влияние зарядового состояния на прочностные свойства композиции на основе полипропилена и полиэтилена. // Пластические массы. - 2004. - № 2. - С. 22-23.

71. Галиханов М.Ф. Влияние полимерного наполнителя на электретные свойства полиэтилена. // Материаловедение. - 2004. - № 12. - С. 47-50.

72. Галиханов М.Ф. Короноэлектреты на основе фторполимерных композиций. // Пластические массы. - 2006. - № 3, С. 16-19.

73. Galikov О., Borisova М., Kanapitsas A., Pissis Р. // Proceedings of 10th International Symposium on Electrets. - Delphi, Greece. - 1999. - P. 151-154.

74. Shimizu H. Horiuchi S., Nakayama K. // Macromolecules. - 1999. - У. 32. -№2.-P. 537-540.

75. Липатов Ю.С. // Высокомолекулярные соединения. - А., Т. 20. - 1978. -№ 1.-С. 3-16.

76. Козлов A.A., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я. Изучение электретного эффекта в двухслойных полимерных композитах. // Доклады Международной конференции «Композит-2004». - Саратов, 2004. - С. 30-33.

77. Козлов A.A., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я., Мещерякова H.A. Влияние природы субстрата на свойства двухслойных электретов.

78. Zang H. Yang Q. Wang W. et al. // Proceedings of 9th International Symposium on Electrets. - Shanghai, China. - 1996. - P. 323-326.

79. Goldade V.A., Kravtsov A.G., Pinchuk L.S. et al. // Proc. Of Inter. Conf. on Advances in Processing, Testing and Application of Dielectric Materials. - 2001. - P. 76-79.

80. Лущейкин Г.А., Шаталов B.K., Цой Г.А. Релаксация механических напряжений в полимерных электретах. // Высокомолекулярные соединения. Том 17 (Б). - 1975. - № 1 (январь). - С. 25-26.

81. Габайдуллин М.Р., Бударина Л.А., Шевцова С.А., Гилева O.A., Кузнецов Е.С. Влияние поля коронного разряда на структурообразование полиэтиленовых покрытий методом инфракрасной спектроскопии. // Химия и технология элементоорганических соединений и полимеров: Межвуз. сб. научн. трудов. -Казань: КГТУ. - 1997. - С. 116-120.

82. Ходяков A.A., Ломовской В.А., Громов В.В. Влияние кислорода на формирование заряда в полипропилене. // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): материалы XX Международной конференции, СПб, 2004. - изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С. 311-312.

83. Ходяков A.A., Громов В.В. Закономерности электризации полипропилена. //Материаловедение. - 2004. - № 3. - С. 41-43.

84. Ando К., Ogawa К., Nishiura Е., OkumuraY., Ii Y. // Пат. 5266369 США.

85. Срок годности пищевых продуктов: Расчет и испытание / Под ред. Р. Стеле; пер. с англ. В. Широкова под общ.ред. Ю.Г. Базарновой. - СПб.: Профессия, 2006. - 480 с.

86. Тара и упаковка / Т.И. Аксенова, В.В. Ананьев, Н.М. Дворецкая и др.; под ред. Э.Г. Розанцева. -М.: МГУПБ, 1999.

87. Кынин А.Т. Как «умные» вещества могут помочь изобретателю. -[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.metodolog.ru.

88. Иванова Т.В., Розанцев Э.Г. «Активная» упаковка: реальность и перспектива XXI века. // Пакет. - 2000. - № 1.-е. 48-54.

89. Любешкина Е. Упаковка с дополнительными функциями. // Пакет. -2000.-№4.-С. 38-48.

90. Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Дебердеев Р.Я. Активная упаковка на основе пленочных полимерных материалов. // Сборник научных трудов молодых ученых и специалистов. - Чебоксары: Чувашский университет. - 2005. - С. 139143.

91. Тазиева Л.Ф., Галиханов М.Ф., Королева Е.Ю., Сидорова Е.Б., Борисова А.Н. Хранение фруктов в активной упаковке. // Общероссийская конференция молодых ученых «Пищевые технологии», посвященная 100-летию Казани. -Казань, 2005. - С. 164-165.

92. Галимзянова Г., Поздеева М., Осипова Т., Борисова А.Н., Галиханов М.Ф., Крыницкая А.Ю. Изучение влияния электретной упаковки на развитие микроорганизмов. // Сборник тезисов докладов Общероссийской конференции молодых ученых «Пищевые технологии». - Казань, 14 апреля 2005 г. - С. 168-170.

93. Галиханов М.Ф., Борисова А.Н., Дебердеев Р.Я. Влияние поляризации полиэтиленовых пленок на миграцию низкомолекулярных примесей. // Высокомолекулярные соединения. - Серия А, том 48. - 2006. - № 2. - с. 238-244.

94. Галиханов М.Ф., Миннахметова А.К., Жигаева И.А., Дебердеев Р.Я. Влияние электретного заряда композиций полиэтилена с крахмалом на их биоразлагаемость. // Пластические массы. - 2009. - № 8. - С. 41-44.

95. Основы технологии переработки пластмасс: Учебник для вузов / C.B. Власов, Л.Б. Кандырин, В.Н. Кулезнев и др. - М.: Мир, 2006. - 600 с.

96. Технические свойства полимерных материалов: Учеб.-справ, пособие / В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко, Ю.В. Крыжановская. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Профессия, 2007. - 240 с.

97. Гуль В.Е., Маркин В.Н., Ананьев В.В., Баблюк Е.Б., Попов О.Н., Изотова JI.T. Особенности формирования полимерных короноэлектретов в переменном поле. / Высокомолекулярные соединения. - Т. 25, серия Б. - 1983. -№5.-С. 376-381.

98. Степаненко П.П. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии молока и молочных продуктов. - М.: 2005. - С. 269-289.

99. Юсупова Г.Г. Микробиологический контроль на хлебопекарных предприятиях: справочник / Г.Г. Юсупова, О. А. Сидорова и др.; под ред. Е.П. Рыжкова.-М.: 2008.

100. Черемных Е.Г., Симбирева Е.И. Биологическая оценка безопасности упаковочных материалов: методические указания к выполнению лабораторных работ. - М. - 2007.

101. Нгуен Коук Хунг Влияние параметров процесса обработки «коронным разрядом» на свойства поверхности [Текст]: дис. ...канд. техн. наук: 05.17.06: защищена 17.02.2010 / Нгуен Коук Хунг; науч. рук. В.В. Ананьев. - М.: 2010. -122 л. - Текст на одной стороне л. - При дис. автореферат.

102. Баканов В.А. Свойства полимерных пленок, «активированных коронным разрядом», и особенности их применения в производстве упаковки [Текст]: дис. ...канд. техн. наук: 05.02.13 / Баканов Вадим Александрович; науч. рук. Е.Б. Баблюк. - М.: 2008. - 85 л. - Текст на одной стороне л. - При дис. автореферат.

103. Соколова H.A. Практикум по общей микробиологии / Соколова Н.А, Абдуллаева A.M. - M.: МГУПБ, 2009.- с. 125-126.

104. Ковалев В.В. Токсичность. // Живая Вода. - 2001. - С. 49-56.

105. Белов C.B. Безопасность жизнедеятельности. - М.: Высшая школа, 2002. - 87 с.

106. Бристон Дж.Х. Полимерные пленки / Катан JI.JI., Бристон Дж.Х.; пер.с англ., под ред. Э.П. Донцовой и A.M. Чеботаря. - М.: Химия, 1993. - 380 с.

107. Алимова Ф.К. Промышленное применение гриба Trichoderma / Ф.К.Алимова. - Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина, 2006. - 209 с.