Manufacturing Biodegradable Composite Materials Based on Polyethylene and Functionalized by Alcoholysis of Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer

Abstract

Введение. Непрерывный рост производства и потребления полимерной упаковки порождает серьезную проблему ее утилизации, которая носит, прежде всего, экологический характер, поскольку содержимое свалок, разлагаясь в течение десятков лет, выделяет токсичные соединения, отравляющие окружающую среду. Работа посвящена получению и изучению физико-механических и реологических характеристик биоразлагаемых композиционных материалов на основе полиэтилена и крахмала. Материалы и методы. В работе были использованы полиэтилен марки ПЭНД 273-83 (ГОСТ 16338-85), сэвилен марки СЭВА 12206-007 (ТУ 6-05-1636-97), наполнителем являлся картофельный крахмал (ГОСТ 53876-2010). Фунционализацию СЭВА проводили в 30%-ном этанольном растворе КОН при температуре 80 ºС в течение 3 ч. Компаундирование компонентов проводилось на лабораторном двухроторном смесителе «Haake PolyLab Rheomix 600 OS» с роторами «Banbury». Формование пластин для упругопрочностных и реологических исследований проводили на гидравлическом прессе «Gibitre», упругопрочностные и реологические испытания проведены соответственно на разрывной машине «UAI-7000 М» и реометре «Haake MARS III». Влажность наполнителя (крахмала) определяли термогравиметрическим методом на анализаторе влажности «Эвлас-2М». Результаты исследования. Показано, что наполнитель не должен содержать > 7 % влаги. Методом щелочного алкоголиза проведена функционализация сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА). Наличие гидроксильных групп в полимере подтверждено методом ИК-спектроскопии. Применение в качестве компатибилизатора функционализированного методом алкоголиза (СЭВАФ) позволило значительно улучшить физико-механические и реологические характеристики композиционных материалов. Оптимальное содержание СЭВАФ в компаунде, согласно результатам экспериментов, составляет 10 %. Обсуждение и заключение. Применение СЭВАФ в качестве компатибилизатора позволяет значительно улучшить физико-механические и реологические характеристики биоразлагаемых композиционных материалов и открывает перспективы применения более дешевых крахмалосодержащих наполнителей-отходов агропромышленного комплекса и пищевой промышленности.

Production of Biodegradable Polymeric Packaging Materials Based on Polyolefins and Wood Flour

“…Размер частиц растительного наполнителя составил менее 200 мкм. В качестве компонента, обеспечивающего термодинамическую совместимость полиэтилена и растительного наполнителя, в композит вводили сэвилен (СЭВА 12206-007), функционализированный методом алкоголиза [6].…”

“…Чтобы обеспечить достижение термодинамической совместимости между всеми компонентами полимерной смеси, целесообразно использовать компатибилизаторы. В качестве последнего нами предложено использовать функцианализированный методом щелочного алкоголиза сэвилен СЭВА Ф [6]. Выбор в качестве полимерной матрицы комбинации полиэтиленов объясняется необходимостью обеспечения хорошего комплекса упруго-прочностных показателей (за счет ПЭНД 273-83), повышения технологичности расплава (за счет ПЭВД 15303-003).…”

“…Выбор в качестве полимерной матрицы комбинации полиэтиленов объясняется необходимостью обеспечения хорошего комплекса упруго-прочностных показателей (за счет ПЭНД 273-83), повышения технологичности расплава (за счет ПЭВД 15303-003). Согласно ранее проведенным исследованиям [7], соотношение между ПЭНД 273-83 и ПЭВД 15303-003 целесообразно использовать равным 1 : 1 по массе.…”

“…Содержание древесной муки в композите варьировали в диапазоне 5-30% по массе. Раннее на примере наполнителя крахмала было показано, что оптимальное содержания компатибилизатора (СЭВА Ф) в композите должно составляет 10% по массе [6]. В качестве пластификатора в композит вводили 1% полиэтиленгликоля (ПЭГ-115 (4000)).…”

“…В связи с этим в последние годы проводится большой объем исследований в области создания биоразлагаемых композиционных материалов на основе термопластичных связующих с наполнителями, ускоряющими процесс биодеградации [1][2][3][4][5][6][7][8]. В качестве наполнителей используются сухие тонкодисперсные порошки растительного происхождения, к наиболее доступным и часто применяемым относятся отходы деревообрабатывающего производства (щепа, опилки, древесная мука, древесная пыль и др.)…”