Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов. Клинков А.С - 37 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ми (минеральными солями, витаминами, комплексами микроэлементов и т.п.), компенсируя дефи-
цит этих необходимых человеку компонентов пищи. Возможно введение в съедобную пленку спе-
циальных добавок (ароматизаторов, красителей) для регулирования вкусо-ароматических свойств
упакованного пищевого продукта. Методом инжекционного формования получены пластифициро-
ванные триацетилглицерином термопластичные пленки из смеси картофельного или кукурузного
крахмалов с диацетом целлюлозы (ДАЦ). По своим механическим свойствам они близки к пленкам
из полистирола, но способны к биодеградации. Процесс биоразложения композиционных пленок
начинается с крахмала и пластификатора, после чего начинается деструкция ДАЦ. Материалы на
основе крахмала можно также получить химической модификацией, заключающейся в проведении
полимераналогичных превращений (чаще всего путем этерификации гидроксильных групп) или во
введении в макромолекулу полисахарида фрагментов иной химической природы (получение при-
витых сополимеров). Значительно меньшей гигроскопичностью, чем нативный крахмал, обладают
его ацетилированные продукты. Однако ацетаты крахмала менее способны к биоразложению, так
как этерификация препятствует воздействию энзимов на крахмал. Из высокозамещенного ацетата
кукурузного крахмала по экструзионной технологии получены вспененные упаковочные материа-
лы, по пластичности; и прочности при сжатии превосходящие вспененные полистиролы. В качест-
ве перспективных композиций предлагаются смеси ацильных производных крахмала с другим
биоразлагаемым полимером – поли-3-гидроксибутиратом. На мировом рынке упаковки группа
биоразлагаемых пластиков на основе природных полимеров представлена материалами NovonTM,
BiopacTM, BiocetaTM, BioflexTM.
Получение сополимеров, в молекулярные цепи которых входят легко разрушающиеся под дей-
ствием микроорганизмов химические связи. Это достигается методами сополимеризации природ-
ных, легко деструктируемых и синтетических соединений. Синтезирован полиуретан, содержащий
низкомолекулярную целлюлозу или амилозу. Методами привитой сополимеризации изготовлены
сополимеры полиуретана с крахмалом и целлюлозой, осуществлен синтез сополимера, состоящего
из полиэтилакрилата и желатина. Однако до настоящего времени не решена проблема деструкции
синтетического остатка, образующегося после полного разрушения природного полимера.
Создание композиций, содержащих, кроме высокомолекулярной основы, органические напол-
нители (крахмал, целлюлозу, амилозу, амилопектин, декстрин и др.), являющиеся питательной
средой для микроорганизмов. Наиболее дешевым методом получения композиций "полимер – на-
полнитель" является прямое смешивание компонентов. В этом случае наполнитель присутствует в
пластике в виде конгломератов размером 10…100 мкм. Величина макрочастиц определяется энер-
гией межфазного взаимодействия и сдвиговым напряжением в процессе экструзии. Полученный из
такой смеси материал является частично биоразлагаемым, так как матрица синтетического поли-
мера в лучшем случае распадается на кусочки. При смешивании наполнителя с синтетическим по-
лимером на микроуровне (размер частиц менее 10 мкм) компоненты смеси образуют взаимопрони-
кающую сетчатую структуру, которая обеспечивает наполненному полимеру эффект дополнитель-
ной деструкции. Как известно, наполнитель может скапливаться в менее упорядоченных областях
полимера. Кроме того, плотность упаковки макромолекул в граничных слоях системы "полимер-
наполнитель" приблизительно вдвое меньше, чем в остальном объеме неупорядоченной фазы по-
лимера. Поэтому при уничтожении наполнителя бактериями облегчается доступ микроорганизмов
к менее стойкой по отношению к биодеструкции части полимера. Биоразлагаемые материалы с ак-
тивным растительным наполнителем впервые появились в 1970–80-е гг. на рынке упаковки в
США, Италии, Германии. Это были композиции крахмала с различными синтетическими полиме-
рами. По сравнению с термопластами на основе пластифицированного крахмала они удачно соче-
тали технологичность и высокие эксплуатационные характеристики, присущие синтетическому
компоненту, со способностью к биодеструкции, обусловленной наличием в их составе природного
полимера (крахмала).
Чаще всего крахмалом модифицировали полиэтилен – пластик, наиболее востребованный не
только в индустрии упаковки, но имеющий широкий диапазон использования в пищевой и легкой
промышленности, медицине и других отраслях. Для получения термопластичных смесей "поли-
мер– крахмал" полисахарид обычно пластифицировали глицерином и водой. Смешивание компо-
нентов осуществлялось в экструдере при температуре 150
О
С. Биоразложение композиционного
материала, полученного по такой технологии, начиналось с поверхности пленки, обогащенной

Страницы