Получение и исследование биоактивных композиций на основе полиэтилена высокой плотности и крахмала

Содержание

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1 Биоразлагаемые полимерные материалы

1.1.1 Синтетические композиционные биоразлагаемые пластики

1.1.2 Биоразлагаемые пластические массы на основе крахмала и других природных материалов

1.2 Крахмал и смеси на его основе

1.2.1 Строение полисахаридов крахмала и гликогена

Глава II. Экспериментальная часть

2.1 И

сходные реагенты

2.2 Приготовление образцов

2.3 Измерения показателя текучести расплава

2.4 Испытание на разрыв. Изучение деформационно-прочностных свойств

2.5 Диэлектрические свойства

2.6 Исследование ИКС

2.7 Исследования сканирующей зондовой микроскопии

2.8 Методика рентгеноструктурного анализа

2.9 Исследование воздействия ультрафиолетового излучения на полученные композиции

2.10 Исследование поведения композиций при биоразложении в почве

Глава III. Обсуждение результатов

3.1 Исследование реологических и физико-механических свойств исходного ПЭ-273 и композиций на основе ПЭ-273+крахмал

3.2 Исследование ИК-спектров образцов композиций на основе полиэтилена и крахмала

3.3 Исследование диэлектрических свойств исходного ПЭ-273 и композиций ПЭ-273 + крахмал

3.4 Исследование воздействия ультрафиолетового излучения на полученные композиции

3.5 Биоразложение в почве композиций ПЭ + К

Выводы

Литература

Введение

Огромное количество полимерных материалов и изделий из них, применяемое в настоящее время для разных целей, приводит к необходимости их уничтожения и захоронения по окончании срока службы. Многие полимеры в окружающей среде разлагаются в течение достаточно длительного времени, поэтому создание биодеградируемых материалов - такая же важная задача как и их стабилизация. Применяемые в быту полимеры, пластмассы и пленочные материалы после их использования должны достаточно быстро деградировать под воздействием окружающей среды: [1,2] химических (кислород воздуха, вода), физических (солнечный свет, тепло) и биологических (бактерии, грибы, дрожжи, насекомые) факторов. Эти факторы действуют синергически и, в конечном счете приводят к фрагментации полимера за счет деструкции макромолекул и превращения их в низкомолекулярные соединения, способные участвовать в естественном круговороте веществ в природе. В строгом понимании термин "биодеградация полимера" означает ухудшение физических и химических свойств, снижение молекулярной массы полимера вплоть до образования СО2, Н2О, СН4 и других низкомолекулярных продуктов под влиянием микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях [3,4].

Итак, цель данной работы состояла в создании и исследовании композиционного материала, способного разлагаться под воздействием микроорганизмов почвы в течение короткого времени по истечении срока эксплуатации. Представленные в результате композиции могут использоваться при изготовлении изделий разового назначения, обладающими свойствами био- и фоторазрушения.

Актуальность работы: Известно, что объем производства полимерных материалов в последние годы непрерывно и быстро возрастает. Как, следствие, большое значение приобретают вопросы как повышения качества, надежности и долговечности, получаемых из них изделий, так и вопрос уничтожения и захоронения после истечения срока эксплуатации. Одним из наиболее приемлемых способов решения этих важных вопросов является создание биодеградируемых материалов. Простое захоронение пластмассовых отходов - это бомба замедленного действия и перекладывание сегодняшних проблем на плечи будущих поколений. Более щадящим приемом является утилизация, которую можно разделить на ряд главных направлений: сжигание, пиролиз, рециклизация и переработка.

Однако как сжигание, так и пиролиз отходов тары и упаковки, и вообще пластмасс кардинально не улучшают экологическую обстановку. Повторная переработка в определенной степени решает этот вопрос, но и здесь требуются значительные трудовые и энергетические затраты: отбор из бытового мусора пластической тары и упаковки, разделение по виду пластиков, мойка, сушка и измельчение и только затем переработка в конечное изделие. Следует отметить, что сбор и переработка полимерной тары и упаковки приводит к удорожанию упаковки, качество рециклизованного полимера также оказывается ниже продукта, полученного непосредственно первичным изготовителем. К тому же не каждый потребитель согласен использовать упаковку из рециклизованного полимера.

Радикальным решением проблемы "полимерного мусора" является создание и освоение широкой гаммы полимеров, способных при соответствующих условиях биодеградировать на безвредные для живой и неживой природы компоненты. Достигается это при развитии трех основных направлений:

1. Создание биодеградирумых полиэфиров.

2. Создание пластических масс на основе воспроизводимых природных полимеров.

3. Придание биоразлагаемости промышленным высокомолекулярным синтетическим материалам.

Важное место в исследованиях занимает проблема придания свойств биоразложения хорошо освоенным многотоннажным промышленным полимерам: полиэтилену, полипропилену, поливинилхлориду, полистиролу и полиэтилентерефталату. Так как, перечисленные полимеры и изделия из них при захоронении могут храниться "вечно", то вопрос придания им биоразлагаемости стоит особенно остро. В лабораториях Кабардино-Балкарского Государственного университета им.Х.М. Бербекова разрабатывается одно из направлений получения биоразлагаемых полимеров, а именно получение композиций многотоннажных полимеров с биоразлагаемыми природными добавками, способными в определенной степени инициировать распад основного полимера. В качества источника питательной среды для микроорганизмов в композициях служит крахмал. Выбор именно этого природного полимера обусловлен наличием его производства в республике, что является важным экономическим аспектом. В качестве добавки к полиэтилену использовался крахмал, производимый на территории ОАО "ККЗ", КБР, Майский район, ст. Александровская.

В связи с изложенным выше, автору представляется очевидной актуальность и перспективность работы, которая посвящена созданию биоразлагаемых композиций на основе полиэтилена высокой плотности и крахмала.

Личный вклад автора: все исследования проводились автором лично или при непосредственном его участии.

Глава I. Литературный обзор

1.1 Биоразлагаемые полимерные материалы

В мире уже разрабатывается серия биоразлагаемых материалов различного состава и назначения с применением крахмала и других добавок. Установлено, что молекула полисахарида крахмала совмещается с макромолекулами синтетических полимеров [5,6-17]. Недостатком таких крахмалсодержащих продуктов является их повышенная способность к впитыванию влаги, в результате чего они могут оказаться непригодными для упаковки продуктов с повышенной влажностью, а также для изготовления сельскохозяйственных пленок [18-20].

 Скачать реферат