zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-288Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВSTRUCTURE AND PROPERTIES INVESTIGATIONОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО И КЛИМАТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ БИОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВСтарцевВ. .noemail@neicon.ruВарченкоЕ. А.noemail@neicon.ruОльховА. А.aolkhov72@yandex.ruГольдштрахМ. А.noemail@neicon.ruИорданскийА. Л.noemail@neicon.ruВсероссийский НИИ авиационных материаловRussian FederationРоссийский экономический университет им. Г. В. Плеханова; Институт химической физики им. H. Н. Семенова РАНRussian FederationИнститут химической физики им. H. Н. Семенова РАНRussian Federation2016010820168283440Copyright © Старцев В..., Варченко Е.А., Ольхов А.А., Гольдштрах М.А., Иорданский А.Л., 20162016Старцев В..., Варченко Е.А., Ольхов А.А., Гольдштрах М.А., Иорданский А.Л.Старцев В..., Варченко Е.А., Ольхов А.А., Гольдштрах М.А., Иорданский А.Л.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/288

Методика исследования морфологии поверхностных слоев биополимерных материалов для прогнозирования динамики их деструкции под воздействием биологических сред и климатических факторов апробирована с использованием методов микромеханического анализа поверхности, динамического механического анализа (ДМА) и оптической 3D-микроскопии. Исследовали биополимер бактериального происхождения - полигидроксибутират (ПГБ), для чего изготавливали пластины ПГБ методом горячего прессования. Установлено, что сочетание используемых методов анализа поверхности образцов эффективно для оценки состояния поверхностных слоев биополимерных материалов в процессе их деградации при воздействии климатических и природных факторов. Выявлено, что в процессе роста бактерий на поверхности ПГБ активизируется молекулярное движение в кристаллитах и межкристаллитных областях полимера. Наблюдаемый эффект - следствие пластификации ПГБ водой (на первом этапе) и процессами гидролиза (на втором).

полигидроксибутиратмикромеханический анализдинамический механический анализоптическая 3D-микроскопияклиматическое старениебиодеструкцияReferencesOhsaka T., Ohnuki Y., Oyama N., Katagiri G., Kamisako K. IR absorption spectroscopic identification of electroactive and electroinactive polyaniline films prepared by the electrochemical polymerization of aniline / J. Electroanalyt. Chem. Interfac. Electrochem. 1984. Vol. 161. Issue 2. P. 399-405.Ohsaka T., Ohnuki Y., Oyama N., Katagiri G., Kamisako K. IR absorption spectroscopic identification of electroactive and electroinactive polyaniline films prepared by the electrochemical polymerization of aniline / J. Electroanalyt. Chem. Interfac. Electrochem. 1984. Vol. 161. Issue 2. P. 399-405.Eversloh T. L., Bergander K., Luftmann H., Steinbüchel A. Identification of a new class of biopolymer: bacterial synthesis of a sulfur-containing polymer with thioester linkages / Microbiology. 2001. Vol. 147. N 1. P. 11-19.Eversloh T. L., Bergander K., Luftmann H., Steinbüchel A. Identification of a new class of biopolymer: bacterial synthesis of a sulfur-containing polymer with thioester linkages / Microbiology. 2001. Vol. 147. N 1. P. 11-19.Olkhov A. A., Vlasov S. V., Iordanskii A. L., Zaikov G. E., Lobo V. M. Water transport, structure features and mechanical behavior ofbiodegradable PHB/PVAblends / J. Appl. Polym. Sci. 2003. Vol. 90. N6. P. 1471 - 1476.Olkhov A. A., Vlasov S. V., Iordanskii A. L., Zaikov G. E., Lobo V. M. Water transport, structure features and mechanical behavior ofbiodegradable PHB/PVAblends / J. Appl. Polym. Sci. 2003. Vol. 90. N6. P. 1471 - 1476.Wanga X., Cookb R., Taoc S., Xinga B. Sorption of organic contaminants by biopolymers: Role of polarity, structure and domain spatial arrangement / Chemosphere. 2007. Vol. 66. Issue 8. P. 1476 - 1484.Wanga X., Cookb R., Taoc S., Xinga B. Sorption of organic contaminants by biopolymers: Role of polarity, structure and domain spatial arrangement / Chemosphere. 2007. Vol. 66. Issue 8. P. 1476 - 1484.Dan A., Ghosh S., Moulik S. P. Physicochemical studies on the biopolymer inulin: A critical evaluation of its self-aggregation, aggre-gate-morphology, interaction with water, and thermal stability / Biopolymers. 2009. Vol. 91. Issue 9. P. 687 - 699.Dan A., Ghosh S., Moulik S. P. Physicochemical studies on the biopolymer inulin: A critical evaluation of its self-aggregation, aggre-gate-morphology, interaction with water, and thermal stability / Biopolymers. 2009. Vol. 91. Issue 9. P. 687 - 699.Ol’khov A. A., Iordanskii A. L., Zaikov G. E. Morphology and mechanical parameters of biocomposite based on LDPE-PHB / J. Balkan Tribol. Assoc. 2014. Vol. 20. N 1. P. 101 - 110.Ol’khov A. A., Iordanskii A. L., Zaikov G. E. Morphology and mechanical parameters of biocomposite based on LDPE-PHB / J. Balkan Tribol. Assoc. 2014. Vol. 20. N 1. P. 101 - 110.Pankova Yu. N., Shchegolikhin A. N., Iordanskii A. L., Zhulkina A. L., Ol’khov A. A., Zaikov G. E. The characterization of novel biodegradable blends based on polyhydroxybutyrate: The role of water transport / J. Mol. Liquids. 2010. Vol. 156. Issue 1. P. 65 - 69.Pankova Yu. N., Shchegolikhin A. N., Iordanskii A. L., Zhulkina A. L., Ol’khov A. A., Zaikov G. E. The characterization of novel biodegradable blends based on polyhydroxybutyrate: The role of water transport / J. Mol. Liquids. 2010. Vol. 156. Issue 1. P. 65 - 69.Повстугар В. И., Кодолов В. И., Михайлова С. С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. - М.: Химия, 1988. - 192 с.Повстугар В. И., Кодолов В. И., Михайлова С. С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. - М.: Химия, 1988. - 192 с.Старцев О. В., Медведев И. М., Курс М. Г. Твердость как индикатор коррозии алюминиевых сплавов в морских условиях / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 3. С. 16 - 19.Старцев О. В., Медведев И. М., Курс М. Г. Твердость как индикатор коррозии алюминиевых сплавов в морских условиях / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 3. С. 16 - 19.Старцев О. В., Медведев И. М., Поляков В. В., Беляев И. А. Оценка коррозионных поражений алюминиевого сплава методами фрактального анализа и микротвердости / Коррозия: материалы, защита. 2014. № 6. С. 43 - 48.Старцев О. В., Медведев И. М., Поляков В. В., Беляев И. А. Оценка коррозионных поражений алюминиевого сплава методами фрактального анализа и микротвердости / Коррозия: материалы, защита. 2014. № 6. С. 43 - 48.Старцев О. В., Каблов Е. H., Махоньков А. Ю. Закономерности a-перехода эпоксидных связующих композиционных материалов по данным динамического механического анализа / Вестник Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». Специальный выпуск «Перспективные конструкционные материалы и технологии». 2011. С. 104 - 113.Старцев О. В., Каблов Е. H., Махоньков А. Ю. Закономерности a-перехода эпоксидных связующих композиционных материалов по данным динамического механического анализа / Вестник Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». Специальный выпуск «Перспективные конструкционные материалы и технологии». 2011. С. 104 - 113.Zhang Z. Y., Dhakal H. N., Surip S. N., Popov I., Bennett N. Characterisation of roof tile coating degradation using nano-indentation test and surface profilometry / Polymer Degrad. Stabil. 2011. Vol. 96. N 5. P. 833 - 838.Zhang Z. Y., Dhakal H. N., Surip S. N., Popov I., Bennett N. Characterisation of roof tile coating degradation using nano-indentation test and surface profilometry / Polymer Degrad. Stabil. 2011. Vol. 96. N 5. P. 833 - 838.Bartolomeo P., Irigoyen M., Aragon E., Frizzi M. A., Perrin F. X. Dynamic mechanical analysis and Vickers micro hardness correlation for polymer coating UV ageing characterisation / Polymer Degrad. Stabil. 2001. Vol. 72. N 1. P. 63 - 68.Bartolomeo P., Irigoyen M., Aragon E., Frizzi M. A., Perrin F. X. Dynamic mechanical analysis and Vickers micro hardness correlation for polymer coating UV ageing characterisation / Polymer Degrad. Stabil. 2001. Vol. 72. N 1. P. 63 - 68.Skaja A., Fernando D., Croll S. Mechanical property changes and degradation during accelerated weathering of polyester-urethane coatings / JCT Res. 2006. Vol. 3. N 1. P. 41 - 51.Skaja A., Fernando D., Croll S. Mechanical property changes and degradation during accelerated weathering of polyester-urethane coatings / JCT Res. 2006. Vol. 3. N 1. P. 41 - 51.Yari H., Moradian S., Ramazanzade B., Kashani A., Tahmasebi N. The effect of basecoat pigmentation on mechanical properties of an automotive basecoat/clearcoat system during weathering / Polymer Degrad. Stabil. 2009. Vol. 94. N 8. P. 1281 - 1289.Yari H., Moradian S., Ramazanzade B., Kashani A., Tahmasebi N. The effect of basecoat pigmentation on mechanical properties of an automotive basecoat/clearcoat system during weathering / Polymer Degrad. Stabil. 2009. Vol. 94. N 8. P. 1281 - 1289.Collin S., Bussière P.-O., Therias S. Physicochemical and mechanical impacts of photo-ageing on bisphenol a polycarbonate / Polymer Degrad. Stabil. 2012. Vol. 97. N 11. P. 2284 - 2293.Collin S., Bussière P.-O., Therias S. Physicochemical and mechanical impacts of photo-ageing on bisphenol a polycarbonate / Polymer Degrad. Stabil. 2012. Vol. 97. N 11. P. 2284 - 2293.Dos Santos Alves A. L., Cassiano Nascimento L. F., Suarez J. C. M. Influence of weathering and gamma irradiation on the mechanical and ballistic behavior of UHMWPE composite armor / Polymer Testing. 2005. Vol. 24. N1. P. 104-113.Dos Santos Alves A. L., Cassiano Nascimento L. F., Suarez J. C. M. Influence of weathering and gamma irradiation on the mechanical and ballistic behavior of UHMWPE composite armor / Polymer Testing. 2005. Vol. 24. N1. P. 104-113.Ahmed M. S. et al. Corrosion behaviour of nanocomposite TiSiN coatings on steel substrates / Corrosion Sci. 2011. Vol. 53. N 11. P. 3678 - 3687.Ahmed M. S. et al. Corrosion behaviour of nanocomposite TiSiN coatings on steel substrates / Corrosion Sci. 2011. Vol. 53. N 11. P. 3678 - 3687.Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. N 6. P. 1564 - 1583.Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. N 6. P. 1564 - 1583.Oliver W., Pharr G. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / J. Mater. Res. 2004. Vol. 19. N 1. P. 3 - 20.Oliver W., Pharr G. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / J. Mater. Res. 2004. Vol. 19. N 1. P. 3 - 20.Старцев О. В., Медведев И. М., Курс М. Г. Твердость как индикатор коррозии алюминиевых сплавов в морских условиях / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 3. С. 16 - 19.Старцев О. В., Медведев И. М., Курс М. Г. Твердость как индикатор коррозии алюминиевых сплавов в морских условиях / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 3. С. 16 - 19.Липатов Ю. С. Межфазные явления в полимерах. - Киев: Наукова думка, 1980. - 260 с.Липатов Ю. С. Межфазные явления в полимерах. - Киев: Наукова думка, 1980. - 260 с.Филистович Д. В., Старцев О. В., Суранов А. Я. Автоматизированная установка для динамического механического анализа / Приборы и техника эксперимента. 2003. № 4. С. 163 - 164.Филистович Д. В., Старцев О. В., Суранов А. Я. Автоматизированная установка для динамического механического анализа / Приборы и техника эксперимента. 2003. № 4. С. 163 - 164.Barham P. J., Barker P., Organ S. J. Physical properties of poly(hydroxybutyrate) and copolymers of hydroxybutyrate and hydroxyvalerate / Microbiol. Rev. 1992. Vol. 9. Issue 2 - 4. P. 289 - 298.Barham P. J., Barker P., Organ S. J. Physical properties of poly(hydroxybutyrate) and copolymers of hydroxybutyrate and hydroxyvalerate / Microbiol. Rev. 1992. Vol. 9. Issue 2 - 4. P. 289 - 298.Farrancea O. E., Jonesa R. A. L., Hobbsa J. K. The observation of rapid surface growth during the crystallization of polyhydroxybutyrate / Polymer. 2009. Vol. 50. Issue 15. P. 3730 - 3738.Farrancea O. E., Jonesa R. A. L., Hobbsa J. K. The observation of rapid surface growth during the crystallization of polyhydroxybutyrate / Polymer. 2009. Vol. 50. Issue 15. P. 3730 - 3738.Organ S. J., Barham P. J. Nucleation, growth and morphology of poly (hydroxybutyrate) and its copolymers / J. Mater. Sci. 1991. Vol. 26. Issue 5. P. 1368- 1374.Organ S. J., Barham P. J. Nucleation, growth and morphology of poly (hydroxybutyrate) and its copolymers / J. Mater. Sci. 1991. Vol. 26. Issue 5. P. 1368- 1374.Merrick J. M., Steger R., Dombroski D. Hydrolysis of native poly-(hydroxybutyrate) granules (PHB), crystalline PHB, and artificial amorphous PHB granules by intracellular and extracellular depolymerases / Int. J. Biol. Macromol. 1999. Vol. 25. Issue 1 - 3. P. 129 - 134.Merrick J. M., Steger R., Dombroski D. Hydrolysis of native poly-(hydroxybutyrate) granules (PHB), crystalline PHB, and artificial amorphous PHB granules by intracellular and extracellular depolymerases / Int. J. Biol. Macromol. 1999. Vol. 25. Issue 1 - 3. P. 129 - 134.Bonartsev A. P., Bonartseva G. A., Artsis M. I., Iordanskii A. L., Zaikov G. E. Biodegradation and medical application of microbial poly(3-hydroxybutyrate) / Mol. Cryst. Liquid Cryst. 2012. Vol. 555. P. 232 - 262.Bonartsev A. P., Bonartseva G. A., Artsis M. I., Iordanskii A. L., Zaikov G. E. Biodegradation and medical application of microbial poly(3-hydroxybutyrate) / Mol. Cryst. Liquid Cryst. 2012. Vol. 555. P. 232 - 262.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.