Главная
страница
Сведения об авторах
СТВОРЕННЯ ЧАСТКОВО БІОДЕГРАДУЮЧИХ ПОЛІМЕР-ДЕРЕВНИХ МАТЕРІАЛІВ - ШЛЯХ ДО РЕЦИКЛІНГУ ПОЛІМЕРНИХ ТА БІОСИРОВИННИХ ВІДХОДІВ ВИРОБНИЦТВА
Мишак В. Д., Лебедєв Є. В., Семиног В. В., Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України, Київ, Україна
Створення
композиційних полімер-деревних
матеріалів (ПДМ) на основі
подрібнених відходів деревини і
термопластичних полімерів
дозволяє вирішити проблему їх
спільного застосування. Галузь
виробництва ПДМ при відповідному
її розвитку зможе переробляти
значну частку відходів
термопластичних полімерів і
деревини, в тому числі змішані
побутові відходи. В Інституті хімії
високомолекулярних сполук НАН
України розроблені ПДМ на основі
відходів деревини і
багатотоннажних термопластичних
полімерів (поліетилену,
полівінілхлориду, полістиролу,
поліпропілену) та їх сумішей, а
також технології їх виготовлення.
Визначені оптимальні рецептури
ПДМ, знайдені модифікуючі добавки,
які поліпшують властивості даних
матеріалів. Розроблені ПДМ мають
добрі міцнісні показники, високу
водостійкість, низьку
теплопровідність; вони нетоксичні
при виробництві та експлуатації.
Висока пластичність ПДМ при
підвищених температурах дозволяє
формувати з них рельєфні вироби
складної форми. Вони з успіхом
можуть замінити натуральну
деревину і термопластичні полімери
і знайти широке застосування в
народному господарстві.
З іншого боку, виробництво
полімер-деревних матеріалів
нерозривно пов'язане з питанням
захисту навколишнього середовища
від полімерних відходів, які
утворюються і в сфері виробництва й
побуту, оскільки сприяє їх
утилізації. Останнім часом
інтенсивно ведуться дослідження по
створенню біодеградуючих
полімерних матеріалів і
технологічних процесів з їх
виробництва. Вони здатні потіснити
крупнотоннажні полімери в сфері
пакувальних матеріалів, у
сільськогосподарському
виробництві та інших галузях.
Утилізація цих матеріалів шляхом
біодеградації приводить до
утворення компосту, що потім
використовують для внесення у
ґрунт при вирощуванні рослин. Таким
шляхом здійснюється повний оборот
вуглецю, якщо біодеградуючий
полімер отриманий з рослинної
сировини (наприклад, крохмалю).
Використання біодеградуючих
матеріалів виключає утворення
полімерних відходів і є найбільш
ефективним та перспективним шляхом
зниження забруднення
навколишнього середовища.
Значно знижує навантаження на
навколишнє середовище
застосування композиційних
матеріалів, що розкладаються
частково. Вони являють собою
комбінацію біодеградуючого
компонента і полімерного, що не
піддається біодеградації, чи
розкладається повільно. До них
відносяться і полімер-деревні
матеріали, що складаються з
термопластичної матриці, яка
містить до 80% подрібненої деревини.
Деревний компонент є
біодеградуючим природним
полімером, а здатність до
розкладання другого компонента
визначається видом
використовуваного полімеру.
Встановлено, що зі збільшенням
вмісту деревного наповнювача в
композиції зростає здатність ПДМ
до біодеградації, проте різко
погіршується водостійкість
(зростають показники
водопоглинання і набухання),
знижуються механічні властивості.
Результати досліджень показують,
що максимальне значення міцності
досягається при відношенні
деревина/полімер, яке становить 50/50,
а водопоглинання (W) і набухання (S)
монотонно зростають зі збільшенням
частки деревини і при високому її
вмісті роблять ПДМ занадто
чутливими до впливу вологи.
Наприклад, при вмісті деревини 70% W=
30%, a S = 18%, тоді як при 30%-ному вмісті
деревини W=6,0%, а S = 3,5%.
Проведені дослідження показали, що
використання деяких модифікуючих
добавок поліпшує властивості ПДМ
із високим вмістом деревного
наповнювача. Так, використовуючи
поліетиленовий віск (ПЕВ) у
кількості до 5%, вдається значно
підвищити властивості ПДМ,
особливо водостійкість. Однак
можна припустити, що при цьому ПЕВ
не сприяє його біодеградації,
оскільки заповнюючи пори деревних
часток, утруднює проникнення
активного біологічного середовища
всередину деревини і тим самим
гальмує розвиток біодеградаційних
процесів у деревному компоненті й
наступне руйнування ПДМ.
Використання полівінілового
спирту (ПВС) як модифікуючої
добавки також ефективно для
поліпшення властивостей ПДМ.
Полівініловий спирт, будучи
полярним полімером, може
взаємодіяти з функціональними
групами на поверхні деревини, що
приводить до його переважної
локалізації на межі розподілу
деревина — полімер. Разом з тим ПВС
може взаємодіяти і з
функціональними групами, що є у
вторинному поліетилені. ПВС
поліпшує властивості ПДМ: міцність
зростає на 30%, а водопоглинання і
розбухання зменшуються майже в 2
рази. Разом з тим додавання ПВС може
прискорювати процеси
біодеградації ПДМ, тому що ПВС є
біодеградуючим полімером.
Таким чином, створення ПДМ на
основі відходів термопластів та
відходів біосировини, по-перше
сприяє вирішенню проблеми
використання відходів і створенню
нових композиційних матеріалів з
цінними властивостями; по-друге,
вирішує проблеми захисту
навколишнього середовища і,
по-третє, ПДМ є частково
біодеградуючим композиційним
матеріалом, для виробництва якого
можливе використання відходів
крупнотоннажних полімерів,
біодеградуючих природних
компонентів (до 80%) і модифікуючих
добавок. При цьому ПДМ мають високі
механічні й експлуатаційні
показники. Зниження долі
полімерної частини з одночасним
використанням біологічно активних
модифікуючих добавок (наприклад,
ПВС) дозволяє підвищити швидкість
розкладання такого частково
біодеградуючого матеріалу при
збереженні високих
експлуатаційних характеристик.
Myshak V. D., Lebedev E. V., Seminog V. V., Institute for Macromolecular Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
The study has been carried out to
examine the properties of composite materials produced as a
result of waste thermoplastic polymer (polyethylene) and crushed
wood recycling. The combination of thermoplastic polymer
(polythene) and bio-degradable organic component (wood) allows to
produce partially biodegradable composite materials with good
mechanical and operational properties. An increase in wood
component content (up to 80%) allows to enhance the
biodegradation process but weakens the water resistance
properties of the material.
Мишак Володимир Дмитрович, к. х. н., с. н. с., вчений секретар, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Харківське шосе, 48, Київ, 02160, Україна. Тел. (044) 552-80-41, факс (044) 552-40-64. E-mail: ihvsnasdogi.com.ua
Лебедєв Євген Вікторович , д. х. н., проф., акад., директор, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Харківське шосе, 48, Київ, 02160, Україна. Тел. (044) 559-13-94, факс (044) 552-40-64. E-mail: ihvsnasdogi.com.ua
© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 24.04.07