Влияние наноразмерного гидрофильного наполнителя на релаксацию заряда в композитных плёнках полилактида

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.

Термостимулированная релаксация поверхностного потенциала в исходных и композитных пленках ПЛА
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

Термостимулированные токи в исходных пленках ПЛА (термоэлектретное состояние)
1 –Tp=60°C, 2 – Tp=70°C, 3 – Tp=75°C

Термостимулированные токи в исходных и композитных пленках ПЛА (термоэлектретное состояние)
1 – исх. ПЛА, 2 – ПЛА+2%SiO2, 3 – ПЛА+6%SiO2

Термостимулированная релаксация поверхностного потенциала в исходных и композитных пленках ПЛА
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

Термостимулированные токи в исходных пленках ПЛА (короноэлектретное состояние)
1 – положительная полярность коронирующего электрода, 2 – отрицательная полярность коронирующего электрода

Температурная зависимость стабильности электретного состояния от концентрации наполнителя

Основные выводы
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).