Изучение воздействия агрессивных сред на свойства биоразлагаемых материалов

Использование смесей полимеров для получения различных материалов с необходимым комплексом совйств является очень прогрессивным с различных точек зрения. При создании биоразлагаемых смесей полимеров как правило применяют следующий принцип: к синтетическому полимеру добавляют хорошо биоразлагаемый полимер (природный или синтетический).

При получении синтетических и природных полимеров чаще в

сего используют полисахариды, в первую очередь, крахмал или целлюлозу. В принципе, не всегда введение биоразрушаемого наполнителя ведет к желаемому эффекту. Так, введение небольших количеств (5%) растительного масла не улучшает биоразрушаемость полиолефинов [12]. В этом аспекте очень удачным природным полимером оказался крахмал. В присутствии крахмала начинают биоразлагаться многие полимеры, в частности, ПЭ. Добавление же к крахмалу масла улучшает биодеструкцию ПЭ.

В последние годы проведено детальное исследование механизма влияния крахмала на биоразложение полиэтилена и его сополимеров. Показана роль компонентов крахмала (амилозы и амилопектина) на биоразложение полиэтилена. Установлено, что эти компоненты образуют с полимером соединения и Н-комплексы. В полиэтиленовой пленке именно амилопектин хорошо усваивается микроорганизмами, тогда как кристаллический комплекс амилозы биоустойчив.

Биоразложение полимера в присутствии крахмала является очень сложным процессом, большую роль в котором играют различные факторы, в том числе, реакции окисления. Найдено, что введение ускорителей окисления и предварительное прогревание смеси ПЭ - крахмал ускоряет биоразложение пленки. Продолжительность индукционного периода биоразложения определяют толщина пленки и активность микробиологической среды.

1.5 Структура и свойства биоразлагаемых полимеров

Большинство из известных в настоящее время синтетических полимеров устойчивы к биоразложению. Об этом, в частности, косвенно свидетельствуют результаты многолетнего изучения способности к биоразложению ПЭ, ПС, ПВХ и мочевинно-формальдегидной смолы. Было установлено, что даже через 32 года зарытые в почву полистирол и мочевинно-формальдегидная смола не подверглись биоразложению и сохранили прозрачность. В случае ПВХ биоразлагается только пластификатор, который находится у поверхности пленки полимера. В некоторой степени биоразлагается полиэтилен, в результате поверхность пленки, соприкасающаяся с почвой, теряет прозрачность и становится белой. Исследование механизма этого явления показало, что аэробные бактреии способствуют окислению макромолекул ПЭ, что приводит к появлению в полимере различных функциональных групп: С═О, СООН, ОН, ООН и С═С.

Именно высокая устойчивость большинства промышленных синтетических полимеров к биоразложению привела к проблеме создания новых, биоразлагаемых полимерных структур. Развитию этого направления в значительной мере способствовали результаты исследований зависимости биоразлагаемости полимеров от величины их ММ, степени кристалличности; линейной, разветвленной или трехмерной конфигурации макромолекул; типа микроструктуры сополимеров (например, статической или блочной); различных добавок (пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей и т.д.).

Глава II. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

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

Исследование реологических и физико-механических свойств полученных композиций представлены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Физико-механические свойства прессованных образцов

композиций на основе полиэтилена и крахмала

Результаты свидетельствуют о том, что с увеличением процентного содержания крахмала в композициях происходит возрастание показателя текучести расплава (ПТР), а прочность и удлинение при разрыве снижаются, т.е. композиции становятся более хрупкими. При содержании в композициях 30 масс.% крахмала теряются все эксплуатационные характеристики, а ПТР соответственно выше по сравнению с ПТР остальных составов. Наиболее легко разрушаемыми из полученных композиций являются композиции с содержанием 10 и 20%. Так как, введение уже небольших количеств крахмала до 1,5 масс.% приводит к резкому падению прочности почти в 2 раза, а ПТР при этом возрастает в 3 и более раз, можно предположить, что происходит распределение крахмала между надмолекулярными образованиями, ослабление связи между ними и повышение их подвижности. Одновременно с увеличением содержания крахмала повышается жесткость образцов, они становятся более хрупкими [13].

 Скачать реферат