Правда о биоразлагаемых полимерах, о которой молчат производители
Объем производства полимерных материалов в последние годы непрерывно и быстро возрастает. Как следствие, большое значение придается вопросам повышения качества и надежности получаемых из них изделий, а также их утилизации или захоронения после истечения срока эксплуатации.
Распространенными способами уничтожения (утилизации) полимерных изделий, в том числе упаковки, является их захоронение с общей массой твердых бытовых отходов. Полимеры проявляют практически полную деградационную устойчивость, что обуславливает появление научных исследований по созданию биоразлагаемых полимерных материалов. Важное место в исследованиях занимает проблема придания способности биоразложения хорошо освоенным многотоннажным промышленным полимерам: полиэтилену (ПЭ), полипропилену (ПП), полиэтилентерефталату (ПЭТФ). Так как перечисленные полимеры и изделия из них при захоронении могут храниться «века».
К биоразлагаемым полимерам, используемым в пищевой промышленности, предъявляют жесткие требования:
Стоит вопрос: можно ли сохранить эти условия и создать биоразлагаемый полимер?
Задачей нашей работы, совместно с "Новосибирским технологическим институтом РГУ им.А.Н. Косыгина" было исследование композиции на основе смеси ПЭ, крахмала и технологических добавок (олигомерный краситель, неионогенный ПАВ), а именно изучение технологических, эксплуатационных свойств и скорость биоразложения в естественных условиях.
Композиции на основе ПЭ изготавливались на одношнековом экструдере.
Реологические свойства исследовались на приборе ИИРТ2М по стандартной методике ГОСТ 11645 – 73 «Метод определения показателя текучести расплава термопластов».
Для исследования влияния различных физических воздействий на физико – механические характеристики образцы композиции различной толщины были подвергнуты воздействию УФ – лучей, биогумусу и морской воды.
Физико – механические исследования проводились на разрывной машине по ГОСТ 14236 «Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение».
Способности композиции к биоразложению оценивались экспресс – методом Штурма.
Для исследования влияния различных физических воздействий на физико – механические характеристики, образцы композиции различной толщины были подвергнуты воздействию УФ – лучей, биогумусу и морской воды.
Объем производства полимерных материалов в последние годы непрерывно и быстро возрастает. Как следствие, большое значение придается вопросам повышения качества и надежности получаемых из них изделий, а также их утилизации или захоронения после истечения срока эксплуатации.
Распространенными способами уничтожения (утилизации) полимерных изделий, в том числе упаковки, является их захоронение с общей массой твердых бытовых отходов. Полимеры проявляют практически полную деградационную устойчивость, что обуславливает появление научных исследований по созданию биоразлагаемых полимерных материалов. Важное место в исследованиях занимает проблема придания способности биоразложения хорошо освоенным многотоннажным промышленным полимерам: полиэтилену (ПЭ), полипропилену (ПП), полиэтилентерефталату (ПЭТФ). Так как перечисленные полимеры и изделия из них при захоронении могут храниться «века».
К биоразлагаемым полимерам, используемым в пищевой промышленности, предъявляют жесткие требования:
- хорошая перерабатываемость в изделия;
- высокие механические свойства;
- стабильность при эксплуатации;
- приемлемая стоимость готовых изделий.
Стоит вопрос: можно ли сохранить эти условия и создать биоразлагаемый полимер?
Задачей нашей работы, совместно с "Новосибирским технологическим институтом РГУ им.А.Н. Косыгина" было исследование композиции на основе смеси ПЭ, крахмала и технологических добавок (олигомерный краситель, неионогенный ПАВ), а именно изучение технологических, эксплуатационных свойств и скорость биоразложения в естественных условиях.
Композиции на основе ПЭ изготавливались на одношнековом экструдере.
Реологические свойства исследовались на приборе ИИРТ2М по стандартной методике ГОСТ 11645 – 73 «Метод определения показателя текучести расплава термопластов».
Для исследования влияния различных физических воздействий на физико – механические характеристики образцы композиции различной толщины были подвергнуты воздействию УФ – лучей, биогумусу и морской воды.
Физико – механические исследования проводились на разрывной машине по ГОСТ 14236 «Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение».
Способности композиции к биоразложению оценивались экспресс – методом Штурма.
Для исследования влияния различных физических воздействий на физико – механические характеристики, образцы композиции различной толщины были подвергнуты воздействию УФ – лучей, биогумусу и морской воды.
На рисунке 1 представлены вязкостные свойства композиции: видно, что эффективная вязкость композиции уменьшается при введении в нее технологических добавок, тем самым улучшается перерабатываемость композиции.
В таблице 1 представлены физико – механические характеристки пленок до и после влияния физических факторов (биогумус, УФ – лучи, морская вода).
Из представленных данных видно, что различные физические воздействия оказывают влияние на показатели качества композиции, что подтверждает качественное изменение структуры композиции, следовательно, композиция способна к биоразложению.
Из представленных данных видно, что различные физические воздействия оказывают влияние на показатели качества композиции, что подтверждает качественное изменение структуры композиции, следовательно, композиция способна к биоразложению.
Структурные изменения в материале исследовались с помощью сканирующей зондовой микроскопии. Этот метод позволил исследовать полимерного образца с высоким пространственным разрешением. Характерные АСМ – изображения поверхности образцов до (рис. 2) и после (рис. 3) контакта с почвой представлены на рисунках.
Процесс биоразложения материала подтверждается АСМ – изображениями поверхности образцов, которые после контакте с почвой имеет более рыхлую структуру.
Таким образом, можно сделать вывод, что композиция, состоящая из ПЭ, крахмала и технологических добавок, способна перерабатываться в изделие с хорошими эксплуатационными свойствами и разлагаться в естественных условиях окружающей среды после эксплуатации. Другой вопрос сколько времени для этого понадобится. Дает ли введение технологических добавок реально ощутимый эффект. Не будет ли это, условно: 99 лет вместо 100?! Но для этого нужно исследование уже совсем другого уровня…
Таким образом, можно сделать вывод, что композиция, состоящая из ПЭ, крахмала и технологических добавок, способна перерабатываться в изделие с хорошими эксплуатационными свойствами и разлагаться в естественных условиях окружающей среды после эксплуатации. Другой вопрос сколько времени для этого понадобится. Дает ли введение технологических добавок реально ощутимый эффект. Не будет ли это, условно: 99 лет вместо 100?! Но для этого нужно исследование уже совсем другого уровня…