Утилизация полимерной тары и упаковки. Клинков А.С - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

синтез сополимера, состоящего из полиэтилакрилата и желатина. Однако до настоящего времени не решена про-
блема деструкции синтетического остатка, образующегося после полного разрушения природного полимера.
Создание композиций, содержащих кроме высокомолекулярной основы органические наполнители (крахмал,
целлюлозу, амилозу, амилопектин, декстрин и др.), являющиеся питательной средой для микроорганизмов. Наибо-
лее дешевым методом получения композиций «полимер – наполнитель» является прямое смешивание компонентов. В
этом случае наполнитель присутствует в пластике в виде конгломератов размером 10…100 мкм. Величина макрочастиц
определяется энергией межфазного взаимодействия и сдвиговым напряжением в процессе экструзии. Полученный
из такой смеси материал является частично биоразлагаемым, так как матрица синтетического полимера в лучшем
случае распадается на кусочки. При смешивании наполнителя с синтетическим полимером на микроуровне (размер
частиц менее 10 мкм) компоненты смеси образуют взаимопроникающую сетчатую структуру, которая обеспечива-
ет наполненному полимеру эффект дополнительной деструкции. Как известно, наполнитель может скапливаться в
менее упорядоченных областях полимера. Поэтому при уничтожении наполнителя бактериями облегчается доступ
микроорганизмов к менее стойкой по отношению к биодеструкции части полимера. По сравнению с термопластами
на основе пластифицированного крахмала они удачно сочетали технологичность и высокие эксплуатационные ха-
рактеристики, 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 индуст-
рии упаковки, но имеющий широкий диапазон использования в пищевой и легкой промышленности, медицине и
других отраслях. Для получения термопластичных смесей «полимер–крахмал» полисахарид обычно пластифици-
ровали глицерином и водой. Смешивание компонентов осуществлялось в экструдере при температуре 150 °С. Био-
разложение композиционного материала, полученного по такой технологии, начиналось с поверхности пленки,
обогащенной крахмалом. Для интенсификации биодеструкции в состав композиций вводили фотосенсибилизаторы
или самоокисляющиеся добавки, вызывающие деструкцию полимерной цепи с образованием участков, достаточно
малых для того, чтобы быть усвоенными микроорганизмами.
Среди коммерческих продуктов, изготовленных на основе композиций «полиэтилен–крахмал» следует назвать
разработанный фирмой «Archer Daniels Midland» (США) концентрат PolycleanTM для производства биоразлагае-
мых пленок. Кроме крахмала (40 %) в его состав входит окисляющая добавка, действующая как катализатор биоде-
струкции крахмала не только на свету, но и в темноте. Фирма «St. Sawrence Starch» (США) предлагает концентрат
EcostarplusTM. Он содержит самоокислитель и фотодеградант (органометаллические соли), который синергически
взаимодействует с биоразрушающим компонентом – крахмалом. Материал используется как добавка при изготов-
лении мешков под компост.
Крахмал плохо совместим с неполярным полиэтиленом, поэтому современные исследования по улучшению
сродства природного и синтетического полимеров проводятся в двух направлениях:
1) получение смесей крахмала с сополимерами этилена или другими, более полярными полимерами;
2) модифицирование крахмалов с целью повышения их совместимости с полиэтиленом.
Наиболее часто в смесях с крахмалом используют сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) или продук-
ты омыления ацетатных групп в этих сополимерах. Изучены также композиции крахмала с сополимером этилена и
пропилена, полистиролом. Экструзией получены смеси крахмалов восковой или нативной кукурузы, а также высо-
коамилозного крахмала марки Hylon с сополимером этилена и винилового спирта (ЭВС, 56 % звеньев СН
2
СH(ОН)).
Хорошо формуются композиции крахмала с сополимером этилена, пропилена и малеинового ангидрида, а
также с сополимером полистирола и малеинового ангидрида. Они обладают удовлетворительными механическими
характеристиками и способны к биоразложению под действием спор грибков Penicillium fimiculogum.
В отношении улучшения сродства с неполярными полимерами типа полиэтилена и полипропилена перспек-
тивными являются эфиры крахмала и высших жирных кислот. Причем эфирные группы с длинными алкильными
радикалами не только увеличивают совместимость крахмала с неполярным синтетическим компонентом, но и дей-
ствуют как внутренние пластификаторы. Однако скорость биодеградации таких композитов по сравнению со сме-
сями «полиэтиленнемодифицированный крахмал» меньше. Из смеси полиэтилена высокого давления и крахмала,
модифицированного введением в его молекулы холестериновых остатков, получены раздувные пленки. По сравне-
нию с материалами из нативного крахмала пленки более однородны и характеризуются большей прочностью. Их
биодеградация в компосте проходит быстрее, очевидно, за счет разрыхления структуры крахмала крупными холе-
стериновыми фрагментами. Наиболее известным и крупнотоннажно выпускаемым синтетическим продуктом, со-
держащим в качестве активного биоразлагаемого наполнителя крахмал, является материал Mater-BiTM (марки AT
05H, AF 05H, А 105Н, АВ 05Н, АВ 06Н, AF 10H). Его промышленное производство осуществляет фирма Novamont
S.p.A (Италия). Композит получают на основе смеси крахмала с поликапролактоном или ЭВС. Он высоко экономи-
чен, подвергается вторичной переработке. Стоимость – 60 тыс. итальянских лир за 1 кг. Разлагается в почве как в
аэробных, так и в анаэробных условиях без выделения вредных продуктов и твердых остатков за 60 суток. Этот ма-
териал способен также разлагаться в воде и компосте. В водной среде быстро вымывается пластификатор. Основные
способы переработки (в зависимости от марки) – экструзия (в том числе с последующим раздуванием заготовки),
термоформование, литье под давлением, штамповка. Как одно из новых направлений решения проблемы пластмас-
совых отходов является создание второго поколения пластиков – биодеградабельных, способных разлагаться в
природных условиях под действием микроорганизмов до безвредных составляющих.

Страницы