Утилизация полимерной тары и упаковки. Клинков А.С - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

гидроксибутират – относится к термопластам и по своим физическим свойствам аналогичен полипропилену. Одна-
ко он неустойчив к действию растворителей и имеет низкую теплостойкость. В поли-3-гидроксибутират вводят
другой продукт бактериального синтеза – поли-3-гидроксивалериановую кислоту и получают полимерную компо-
зицию BiopolTM, которая полностью разрушается микроорганизмами в течение нескольких недель.
Синтез биоразлагаемых полимерных материалов, имеющих химическую структуру, сходную со структурой
природных полимеров. Примером такого синтеза является поддающийся биодеструкции сложный полиэфир алифа-
тического ряда, имеющий химическую структуру, аналогичную структуре полиоксиацетобутирата целлюлозы.
Синтетически получены полимеры: аналог лигнина (метоксиоксистирол); биодеструктируемый полиамид; разру-
шающийся микроорганизмами сложный полиэфир, в состав которого входят молочная и фенилмолочная кислоты.
Разработка материалов, производимых с использованием возобновляющихся биологических ресурсов. В связи
с тем, что традиционные источники сырья для синтеза полимеров ограничены, данное направление, по оценкам
специалистов, является наиболее перспективным и экономически выгодным. Кроме того, есть мнение, что приме-
нение таких материалов уменьшит «парниковый эффект», так как выращиваемое для их производства растительное
сырье поглощает углекислый газ.
Известны следующие технологические решения: использование природных полимеров для производства био-
разлагаемых материалов. В упаковочной отрасли широко распространены пленки на основе целлюлозы, хитина и
хитозана, желатина, полипептидов и др. В последние годы возрос интерес к крахмалу как к одному из наиболее
дешевых видов сырья для организации промышленного производства биопластиков. Крахмал – полисахарид, нака-
пливаемый в процессе жизнедеятельности растений в их клубнях, семенах, стеблях и листьях. Основными источ-
никами для его промышленного производства являются картофель, пшеница, кукуруза, рис. В растениях крахмал
присутствует в виде гранул, диаметр которых колеблется от 2 до 100 мкм. Структура этих надмолекулярных обра-
зований сложна и оказывает существенное влияние на физические и технологические свойства крахмала. В чистом
виде крахмал не является пленкообразующим веществом, поэтому его переработка на стандартном технологиче-
ском оборудовании (экструдерах, литьевых машинах и др.) возможна только совместно с пластификаторами. По-
скольку крахмал является типичным гидрофильным полимером, он может содержать до 30…40 % связанной влаги.
Это свойство позволяет использовать воду как один из наиболее доступных пластификаторов крахмала. Такого ро-
да пластификация проводится при одновременном воздействии температуры и механических напряжений. В ре-
зультате происходят значительные изменения физических и механических свойств крахмала. Пластифицирующее
действие на крахмал оказывают также глицерин и олигомерные полигликоли. Обычно их используют в сочетании с
водой. Из крахмала, пластифицированного водой или другими гидроксилсодержащими веществами, методами
компрессионного прессования и экструзии формуют термопластичные материалы одноразового или недолговре-
менного применения.
Существенным недостатком таких материалов является их нестойкость к действию воды. Поэтому большое
число исследований последних лет посвящено смесям крахмала с другими природными полимерами, такими, как
пектины, целлюлоза и другие, или с продуктами их химической модификации.
Экструзией смесей кукурузного крахмала и микрокристаллической целлюлозы и метилцеллюлозы с добавка-
ми пластификаторов (полиолов) или без них получены съедобные пленки, предназначенные для защиты пищевых
продуктов от потери массы (за счет снижения скорости испарения влаги) и порчи. Пленки обладают высокой сорб-
ционной способностью (в том числе к радионуклидам, ионам тяжелых металлов и др. вредным соединениям), что
предопределяет их положительное физиологическое воздействие на организм. Способность съедобных пленок
удерживать (иммобилизировать) различные соединения позволяет обогащать продукты питания полезными веще-
ствами (минеральными солями, витаминами, комплексами микроэлементов и т.п.), компенсируя дефицит этих не-
обходимых человеку компонентов пищи. Возможно введение в съедобную пленку специальных добавок (аромати-
заторов, красителей) для регулирования вкусо-ароматических свойств упакованного пищевого продукта. Методом
инжекционного формования получены пластифицированные триацетилглицерином термопластичные пленки из
смеси картофельного или кукурузного крахмалов с диацетом целлюлозы (ДАЦ). По своим механическим свойст-
вам они близки к пленкам из полистирола, но способны к биодеградации. Процесс биоразложения композицион-
ных пленок начинается с крахмала и пластификатора, после чего начинается деструкция ДАЦ. Материалы на осно-
ве крахмала можно также получить химической модификацией, заключающейся в проведении полимераналогичных
превращений (чаще всего путем этерификации гидроксильных групп) или во введении в макромолекулу полисахари-
да фрагментов иной химической природы (получение привитых сополимеров). Значительно меньшей гигроскопично-
стью, 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 материалы, по
пластичности; и прочности при сжатии превосходящие вспененные полистиролы. В качестве перспективных ком-
позиций предлагаются смеси ацильных производных крахмала с другим биоразлагаемым полимером – поли-3-
гидроксибутиратом. На мировом рынке упаковки группа биоразлагаемых пластиков на основе природных полиме-
ров представлена материалами NovonTM, BiopacTM, BiocetaTM, BioflexTM.
Получение сополимеров, в молекулярные цепи которых входят легко разрушающиеся под действием микроор-
ганизмов химические связи. Это достигается методами сополимеризации природных, легко деструктируемых и син-
тетических соединений. Синтезирован полиуретан, содержащий низкомолекулярную целлюлозу или амилозу. Ме-
тодами привитой сополимеризации изготовлены сополимеры полиуретана с крахмалом и целлюлозой, осуществлен

Страницы