Наноструктурированные полимерные материалы, способы получения и области использования в полиграфическом производстве

Введение

Одной из важнейших особенностей, характеризующее наше общество, является стремительное развитие науки, техники и искусства, вызывающее глубокое преобразование во всех отраслях производства и оказывающее воздействие на все стороны нашего общества. Происходят изменения в характере и системе проектирования технических средств, материальных благ, в уровне потребностей и в структуре потребления, в количестве и качестве потребляемых вещей и услуг и т.д. [1].
Современные рыночные отношения требуют постоянного совершенствования производственного процесса, изучение новых эффективных технологий, внедрение в производство научных разработок и технических новшеств, использование новых материалов.
Полимерная упаковка прочно вошла в нашу жизнь, сегодня трудно представить, что в начале прошлого века пластиковые изделия не существовали. Успешное развитие упаковочных полимерных материалов для длительного хранения продуктов питания в пищевой промышленности обусловлено эффективностью полимеров, а их производство — сравнительно недорогим и практичным. Высокие темпы роста производства и потребления упаковочных полимерных материалов, характерные для развитых стран, способствовали возникновению относительно новой проблемы — уничтожения и утилизации полимерных отходов [2].
Исследования последних лет продемонстрировали важную роль наноструктур в различных областях науки и техники. Наноструктуры представляют значительный научный прогресс. Интерес к этой области связан как принципиально с новыми фундаментальными научными проблемами и физическими явлениям, так и с перспективами создания на основе уже известных материалов совершенно новых материалов и системы с широкими функциональными возможностями для различных областей применения [3].

НАНО-СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Промышленность изготовляет около 150 видов синтетических полимерных материалов в виде пластиков, 30 % из них являются гетерогенными по составу. Для достижения определенных свойств, лучшей переработки в полимеры вводят более 20 химических добавок, которых относятся к токсичным веществам. Производство добавок непрерывно возрастает и в настоящее время составляет более 7500 т
Полимеры являются достаточно новыми материалами в полиграфии, но используются они все чаще, так как действительно обладают некоторыми качествами, которых недостает привычным бумаге и картону - высокой прочностью, влагостойкостью, долгим сроком использования с сохранением исходного привлекательного вида и т.д. Многие современные задачи полиграфии очень хорошо решаются за счет использования полимерных материалов.
С увеличением производства синтетических полимерных материалов создалась проблема их утилизации

. После эксплуатации пластики неизбежно попадают в окружающую среду, используются различные пути решения этой проблемы. К основным способам утилизация полимерных упаковок относятся: пиролиз, вторичная переработка и захоронение на полигонах. В процессе пиролиза в атмосферу выбрасывается опасные и вредные газообразные вещества.
Вторичной переработке подвергаются не все полимерные материалы, кроме того, затруднен их сбор и сортировка. Захоронение на полигонах не является эффективным способом утилизации, так как период разложения полимеров составляет десятки лет. Это ведет к отводу больших площадей земли для захоронения и к экологическому кризису.


ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ПОЛУЧЕНИЮ КОНСТРУКЦИОННЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Если исходить из того, что конструкционный материал представляет собой, прежде всего, некоторый объем, занимаемый твердым телом — металлом, полимером, керамикой и т. д., то в первом приближении можно выделить, как минимум, четыре основных способа управления свойствами и созданием такого материала.
Во-первых, это управляемое создание наноструктуры в объеме материала, во-вторых — направленное создание материала, в-третьих — инжиниринг поверхности, и в-четвертых — соединение материалов.
Каждый способ может охватывать несколько более конкретных подходов. Подходы позволяют выбрать перспективные технологии получения конструкционных наноматериалов.
Сегодня к таким технологиям можно отнести следующие:
1. Управляемое создание наноструктуры в объеме материала: прецизионная термическая обработка; интенсивная пластическая деформация;Введение

наночастиц.
2. Получение исходных материалов: дезинтеграторно активаторная технология измельчения; высокоскоростная закалка из расплава; получение нанопорошков химическим, плазмохимическим, электроискровым и другими методами.
3. Направленное создание материала: лазерное послойное создание материала заданного состава, структуры и формы (SLS, SLM и LENS технологии); спекание материала в присутствии электрического поля (Spark Plasma Sintering, Field Assisted Sintering).
4. Инжиниринг поверхности материала: нанесение функционально градиентных покрытий; поверхностная обработка и упрочнение.
5. Соединение материалов: лазерная сварка и гибридные виды сварки; сварка трением.
6. Диагностика наноматериалов. Представленный перечень достаточно полно охватывает перспективные технологии, которые позволяют проводить исследования и разработки по созданию конструкционных наноматериалов на базе нано-центра


СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ И УПАКОВОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Основными достоинствами полимеров, важными для использования в полиграфии, являются:
1