Физико-механические свойства биоразлагаемых полимеров на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров
Создание и освоение новых упаковочных материалов из биоразлагаемых полимеров получаемых из возобновляемого растительного сырья. Возможность получения плёночных материалов с высокими физико-механическими свойствами, при сохранении способности к разложению.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.09.2018 |
| Размер файла | 45,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Физико-механические свойства биоразлагаемых полимеров на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров
Яруллова В.С., Захаров И.В., Сидоров Ю.Д.
ФГБОУ ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет», г. Казань, Россия
Ключевые слова: биоразлагаемые полимеры, крахмал, плёночные материалы, физико-механические свойства
Электронный адрес для переписки с автором: sidud@mail.ru
Полимерная упаковка после использования выводится из оборота и становится причиной загрязнения окружающей среды. Разложение традиционных полимерных материалов составляет десятки и даже сотни лет. Решением проблемы полимерного мусора является создание и освоение новых упаковочных материалов из биоразлагаемых полимеров получаемых из возобновляемого растительного сырья. Спрос на такую упаковку становится одной основных экологических тенденций, формирующих направление развития упаковочной промышленности в настоящее время.
Вместе с тем изготовители полимерной тары и упаковки предпочитают использовать традиционные синтетические полимеры, получаемые из углеводородного сырья. При разработке таких полимеров ставилась задача сформировать на их основе упаковочные материалы с высокой устойчивостью к климатическим факторам (влага, температура, кислород воздуха и свет). В настоящее время ставится обратная задача: разработать полимерные материалы период разложения которых находится в интервале от месяца до года. Основной трудностью при создании таких материалов является получение требуемых физико-механических свойств.
Наибольше применение в упаковочной промышленности получили плёночные материалы. Однако следует отметить, что из биополимеров формируют плёнки с низкими физико-механическими свойствами и это является основной причиной затрудняющих их использование в качестве упаковочных материалов. Одним из основных направлений совершенствования материалов с биополимерами является их применение в композиции с различными синтетическими полимерами. Это обеспечивает возможность получения плёночных материалов с высокими физико-механическими свойствами, при сохранении способности к биоразложению.
Из источников сырья наиболее перспективным является крахмал, как наиболее дешёвый и достаточно распространённый продукт, получаемый из картофеля, кукурузы, пшеницы и т.д.
Целью работы являлось создание биоразлагаемого материала на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров с удовлетворительными физико-механическими свойствами.
Крахмал представляет собой полукристаллический полимер и после клейстеризации образует достаточно устойчивые растворы с рядом водорастворимых полимеров. В чистом виде крахмал не обладает удовлетворительными плёнкообразующими свойствами.
Поэтому целесообразно использовать его в композиции с синтетическими водорастворимыми полимерами.
Исследовались плёночные материалы полученные из композиций на основе картофельного крахмала, полиакриламида и натриевой соли сополимера стирола с малеиновым ангидридом (НССМА). Следует отметить, что предварительные испытания показали, что для изготовления плёночных материалов пригоден полиакриламид с молекулярной массой не выше 100 тыс. Da. Повышение молекулярной массы полиакриламида приводит к значительному росту вязкости композиции и делает невозможным формирование плёнок методом полива из водных растворов.
В наших экспериментах использовался полиакриламид с молекулярной массой около 40 тыс. Da.
Соотношение крахмал : синтетические полимеры составляло 1:1. Образец 1 изготовлен на основе композиции содержащей равные количества полиакриламида и НССМА. В образце 2 количество полиакриламида в два раза выше, чем НССМА, а в образце 3 наоборот.
Испытания показали, что из композиций на основе этих полимеров можно сформировать плёночные материалы с удовлетворительными физико-механическими свойствами.
Предел прочности при растяжении (сопротивление на разрыв) или временное сопротивление разрыву ув - это механическое напряжение выше которого происходит разрушение материала (ГОСТ 11262-80). Поскольку при оценке прочности время нагружения не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения можно назвать условно-мгновенным пределом прочности.
На рисунке 1 приведены результаты эксперимента.
Рисунок 1 - Диаграммы предела прочности образцов
Из диаграммы видно увеличение количества НССМА в композиции и снижение полиакриламида приводит к увеличению предела прочности получаемых плёнок.
На рисунке 2 приведены значения относительного удлинения при разрыве образцов плёнок (ГОСТ 9550-81). Относительное удлинение представляет собой приращение длины образца после его разрыва к первоначальной расчетной длине lО и выражается в %.
Рисунок 2 - Диаграммы относительного удлинения образцов плёнок при разрыве
Увеличение количества ССМА и снижение полиакриламида в омпозиции приводит к уменьшению относительного удлинения при разрыве.
Одной из основных характеристик плёночных материалов является их водопоглощение. На рисунке 3 приведены результаты измерения водопоглощения при выдерживании образцов плёнок в воде в течение суток (ГОСТ 4650-80, метод А).
Рисунок 3 - Диаграммы водопоглощения образцов плёнок
Увеличение количества полиакриламида в композиции увеличивает водопоглощение полимерных плёнок.
Результаты испытаний показали, что физико-механические свойства образцов плёнок, полученных на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров, близки в полиэтилену, но главным недостатком таких материалов является высокое водопоглощение.
биоразлагаемый полимер упаковочный
Список литературы
1. Кряжев, В.Н. Последние достижения химии и технологии производных крахмала / В.Н. Кряжев, В.В. Романов, В.А. Широков // Химия растительного сырья, 2010. - № 1. - С. 5-12.
2. Влияние биополимеров на физико-механические свойства плёнок // Пищевая промышленность, 2012. - № 6. С. 18-19.
3. Галыгин, В.Е. Современные технологии получения и переработки полимерных и композиционных материалов / В.Е. Галыгин [и др.]. - Т.: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - 187 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Приготовление композиций ПЭ+крахмал. Реологические и деформационно-прочностные свойства полученных композиций. Исследование методами электронной микроскопии используемых материалов и композиций. Воздействие микроорганизмов почвы на полученные композиции.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 18.02.2011Утилизация материалов, используемых в строительстве. Показатели полиэтиленов перед использованием сырья в производстве. Экологические проблемы сельского хозяйства. Использование отходов сельскохозяйственного производства для наполнения полимеров.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 13.11.2011Проблема утилизации и переработки полимеров. Безопасность и экологичность при работе с поливинилхлоридом, полиэтиленом низкого и высокого давления, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от литья пластмасс. Биоразлагаемые полимеры и их применение.
курсовая работа [115,4 K], добавлен 17.01.2012Экологические проблемы в химии и технологии полимерных материалов. Классификация полимерных отходов. Методы утилизации и обезвреживания полимерных материалов. Основные принципы разработки безотходных технологий. Очистка сточных вод и газовых выбросов.
реферат [29,2 K], добавлен 19.11.2012Переработка и утилизация отходов как сложная, многофакторная экологическая и экономическая проблема. Знакомство с основными направлениями утилизации и ликвидации отходов полимеров: сжигание вместе с бытовыми отходами, захоронение на полигонах и свалках.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 19.08.2013Классификация отходов производства и потребления. Определение основных операций в технологии получения синтетических кож. Анализ технологических режимов производства подошвенного регенерата. Изучение методов использования воды при изготовлении картона.
контрольная работа [437,0 K], добавлен 01.06.2010Состав и классификация пластических масс. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола. Сточные воды производства фенолоформальдегидных смол. Классификация методов их очистки. Очистка сточных вод после производства каучуков.
курсовая работа [611,0 K], добавлен 27.12.2009Анализ работы цепочки очистных сооружений на нефтебазе. Методы очистки промышленных сточных вод: механическая, физико-химическая и биологическая. Предотвращение загрязнения среды путем строительства нефтеловушек на складах горюче-смазочных материалов.
научная работа [3,1 M], добавлен 13.03.2014Внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов. Состав сточных вод предприятия. Локальная очистка и нейтрализация сточных вод. Механические, физико-химические и химические методы очистки.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2009Понятие и морфологические свойства почв. Основы почвенной классификации. Биогеноценотические функции почвы в наземных экосистемах, обусловленные ее физическими, физико-химическими и химическими свойствами. Информационные и целостные функции почвы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.03.2012Характеристика современной очистки сточных вод для удаления загрязнений, примесей и вредных веществ. Методы очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Анализ процессов флотации, сорбции. Знакомство с цеолитами.
реферат [308,8 K], добавлен 21.11.2011Физико-химическая характеристика сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод. Сущность биохимической очистки сточных вод коксохимических производств. Обзор технологических схем биохимических установок для очистки сточных вод.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.05.2014Сточные воды и их краткая характеристика. Материалы, используемые в сорбционной очистке. Методика определения физико-химических и текстурных свойств сорбента. Физико-химические и текстурные характеристики сорбентов на основе модифицированного бентонита.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 02.06.2017Анализ эксплуатационных свойств гидрозолоотвала Красноярской ТЭЦ-2. Климатические, гидрогеологические и геоморфологические особенности. Физико-механические свойства пород и грунтов. Оценка загрязнения почв. Расчет фильтрации и устойчивости откоса.
дипломная работа [146,7 K], добавлен 06.12.2013Физико-химические свойства воды. Основные типы ее загрязнений и методы их удаления. Выбор места расположения очистных сооружений и определение требуемых площадей. Электрофизический способ очистки и обеззараживания питьевой воды с помощью нанотехнологий.
научная работа [350,7 K], добавлен 17.03.2011Определение основных причин создания замкнутых водооборотных и бессточных систем. Рассмотрение особенностей переработки отходов картона однослойного отлива. Анализ свойств регенерата подошвенного. Изучение природы образования тумана пластификаторов.
контрольная работа [47,0 K], добавлен 01.06.2010Создание парковых зон г. Приморско-Ахтарска и изучение их компонентов. Физико-географическая характеристика района. Роль дендрофлоры в условиях урбоэкосистем. Характеристика первоначального растительного покрова. Оценка жизненного состояния древостоя.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.04.2014Основные характеристики и требования к продукции (солоду). Основные цели и задачи в области качества сырья, физико-химические качества солода. Принципиальная схема получения, характеристика технологического процесса, хранение. Пример расчета фильтра.
курсовая работа [734,8 K], добавлен 04.10.2009Общая характеристика производства. Физико-химические свойства глинистого сырья. Пластичные свойства глин. Оценка влияния выбросов Кирпичного завода ООО "Ажемак" на окружающую среду. Особенности кислотных дождей. Влияние углеводорода на окружающую среду.
курсовая работа [313,5 K], добавлен 06.01.2015Общая характеристика хлорорганических соединений, их основные физико-химические свойства и сферы применения, негативное влияние на окружающую среду, организм животных, рыб и человека. Хлорорганические пестициды в продуктах питания и методы их определения.
курсовая работа [44,6 K], добавлен 08.01.2010
