Реферати українською » Промышленность, производство » Отримання і дослідження біоактивних композицій на основі поліетилену високої щільності і крохмалю


Реферат Отримання і дослідження біоактивних композицій на основі поліетилену високої щільності і крохмалю

Страница 1 из 6 | Следующая страница

Набуття та дослідження біоактивних композицій з урахуванням поліетилену високої густини і крохмалю


Зміст

 

Запровадження

Глава I. Літературний огляд

1.1Биоразлагаемие полімерні матеріали

1.1.1 Синтетичні композиційнібиоразлагаемие пластики

1.1.2Биоразлагаемие пластичні маси з урахуванням крохмалю інших природних матеріалів

1.2Крахмал і суміші його основі

1.2.1 Будова полісахаридів крохмалю і глікогену

Глава II. Експериментальна частина

2.1 Вихідні реагенти

2.2 Приготування зразків

2.3 Вимірювання показника плинності розплаву

2.4 Випробування на розрив. Вивченнядеформационно-прочностних властивостей

2.5Диелектрические властивості

2.6 Дослідження ІКС

2.7 Дослідження що скануєзондовой мікроскопії

2.8 Методика рентгеноструктурного аналізу

2.9 Дослідження впливу ультрафіолетового проміння на отримані композиції

2.10 Дослідження поведінки композицій прибиоразложении у грунті

Глава III. Обговорення результатів

3.1 Дослідження реологічних і фізико-механічних властивостей вихідногоПЭ-273 і композицій з урахуваннямПЭ-273+крахмал

3.2 ДослідженняИК-спектров зразків композицій з урахуванням поліетилену і крохмалю

3.3 Дослідження діелектричних властивостей вихідногоПЭ-273 і композиційПЭ-273 + крохмаль

3.4 Дослідження впливу ультрафіолетового проміння на отримані композиції

3.5Биоразложение у грунті композиційПЭ + До

Висновки

Література

 


Запровадження

Дуже багато полімерних матеріалів і виробів із них, що застосовується нині до різних цілей, призводить до необхідності знищення й час поховання після закінчення терміну служби. Багато полімери у навколишньому середовищі розкладаються протягом досить багато часу, тому створеннябиодеградируемих матеріалів - така важлива завдання як та його стабілізація. Застосовувані у побуті полімери, пластмаси і плівкові матеріали після їх використання мають досить швидко деградувати під впливом довкілля: [1,2] хімічних (кисень повітря, вода), фізичних (сонячне світло, тепло) і біологічних (бактерії, гриби, дріжджі, комахи) чинників. Ці чинники діютьсинергически й у кінцевому підсумку призводять до фрагментації полімеру з допомогою деструкції макромолекул і перетворення на низькомолекулярні сполуки, здатні брати участь у природному круговерті речовин, у природі. У суворому розумінні термін ">биодеградация полімеру" означає погіршення фізичних і хімічних властивостей, зниження молекулярної маси полімеру до освіти ЗІ2, М2Про, СП4 та інших низькомолекулярних продуктів під впливом мікроорганізмів в аеробних і анаеробних умовах [3,4].

Отже, мета даної роботи полягало у створенні та дослідженні композиційної матеріалу, здатного розкладатися під впливом мікроорганізмів грунту протягом короткого часу після закінчення терміну експлуатації. Подані внаслідок композиції можна використовувати під час виготовлення виробів разового призначення, з властивостями біо- іфоторазрушения.

Актуальність роботи: Відомо, що міра виробництва полімерних матеріалів останні роки безупинно і швидко зростає. Як, слідство, велике вагомими стають питання як підвищення якості, надійності і довговічності, отримуваних з них виробів, і питання нищення і поховання після закінчення терміну експлуатації. Однією з найприйнятніших способів вирішення цих важливих питань є створеннябиодеградируемих матеріалів. Просте поховання пластмасових відходів - це бомбу уповільненої дії і перекладання сьогоднішніх проблем на плечі наступних генерацій. Більше щадним прийомом є утилізація, що можна розділити на цілий ряд головних напрямів: спалювання, піроліз,рециклизация переробка.

Але як спалювання, і піроліз відходів тари і упаковки, і взагалі пластмас кардинально не покращують екологічну обстановку. Повторна переробка певною мірою розв'язує це питання, але також потрібні значні трудові і енергетичні витрати: відбір із побутового сміття пластичної тари і упаковки, поділ з вигляду пластиків, мийка, сушіння і здрібнення і лише для того переробка в кінцеве виріб. Слід зазначити, що збирання та переробка полімерної тари і упаковки призводить до подорожчання упаковки, якістьрециклизованного полімеру також виявляється нижче продукту, отриманого безпосередньо первинним виробником. До того ж ми кожен споживач згоден використовувати упаковку зрециклизованного полімеру.

>Радикальним рішенням проблеми "полімерної сміття" є створення умов та освоєння широкої гами полімерів, здатних при відповідні умовибиодеградировать на нешкідливі для живої та неживої природи компоненти. Досягають цього при розвитку з трьох основних напрямів:

1. Створеннябиодеградирумихполиефиров.

2. Створення пластичних мас з урахуванням відтворювальних природних полімерів.

3. Осучасненнябиоразлагаемости промисловим високомолекулярним синтетичним матеріалам.

Важливе місце у дослідженнях займає проблема надання властивостейбиоразложения добре освоєниммноготоннажним промисловимполимерам:полиетилену,полипропилену,поливинилхлориду,полистиролу іполиетилентерефталату. Оскільки, перелічені полімери і вироби їх при похованні можуть зберігатися "вічно", то питання надання їмбиоразлагаемости дуже гостра. У лабораторіяхКабардино-Балкарского Державного університетуим.Х.М.Бербекова розробляється один із напрямів отриманнябиоразлагаемих полімерів, саме отримання композицій великотоннажних полімерів збиоразлагаемими природними добавками, здатними певною мірою ініціювати розпад основного полімеру. У якості джерела живильне середовище для мікроорганізмів в композиціях служить крохмаль. Вибір саме цього природного полімеру обумовлений наявністю його виробництва, у республіці, що є важливою економічним аспектом. Як добавки дополиетилену використовувався крохмаль, вироблений біля ВАТ ">ККЗ",КБР, Травневий район, ст. Александровська.

У зв'язку з викладеним вище, автору представляється очевидною актуальність і перспективність роботи, присвячена створеннюбиоразлагаемих композицій з урахуванням поліетилену високої густини і крохмалю.

Особистий внесок автора: усі дослідження проводилися автором особисто або за безпосередньому його участі.


Глава I. Літературний огляд 1.1Биоразлагаемие полімерні матеріали

У вже розробляється серіябиоразлагаемих матеріалів різного складу та призначення із застосуванням крохмалю та інших добавок. Встановлено, що молекулаполисахарида крохмалю поєднується змакромолекулами синтетичних полімерів [5,6-17]. Недоліком такихкрахмалсодержащих продуктів був частиною їхнього підвищена спроможність довпитиванию вологи, у результаті вони можуть виявитися непридатними для упаковки продуктів із підвищеної вологістю, і навіть виготовлення сільськогосподарських плівок [18-20].

При виготовленнібиоразлагаемих полімерних матеріалів враховують, що деструкції (руйнації) базового полімеру мало пришвидшується [5,6-9]. Для інтенсифікації цього процесу у склад полімерної матриці вводять добавки, що прискорюють її розпад під впливомУФ-облучения. До таких добавкам ставлятьсясополимери з урахуванням етилену імоносахарида вуглецю,винилкетони та інші матеріали (>Есорlast,Ecolyte - Канада,Вioр1ast,Biopol іEcostаг - Великобританія,Novon іTone - США,Biocell - Франція та інших.) [10-17,21].

Однією з такихбиодеградируемих полімерів єBiopol (фірмаICI, Великобританія). Він єбиосинтетическийсополимер -полигидроксибутират чиполигидроксивалерат.Сополимер беруть із біомаси бактерій певного штами, який культивують на вуглеводневих поживних середовищах. Варіюючи співвідношеннямономерних ланок можна одержувати поліефірні матеріали з різні властивості.

>Biopol цілком відповідає вимогам, що ставляться до упаковках одне - чи дворазовим застосування, легко розкладається під впливом біологічних чинників в анаеробних умовах (наприклад, всередині компосту або під землею), соціальній та анаеробної середовищі - з полів зрошення чи воді. Час розкладання становить від 6 до 36 тижнів [22].

Іншим прикладомбиоразлагаемого полімеру з урахуваннямгидрокси - карбонової кислоти (чи йоголактида) може бутиNovon фірмиWamer-Lambert & З (США). Скло у присутності вологиспосо бен розкладатися як у повітрі, і у анаеробних умовах. ОскількиNovon побудовано з залишків молочної кислоти, йогометаболизируют як мікроорганізми, а й комахи.

МатеріалВiocell (Франція) створено з урахуванням ацетату целюлози, у якому вводяться різні добавки і пластифікатори, які б розкладанню матеріалу під впливом чинників довкілля, зокрема сонячної радіації. За своїмифизико-механическим властивостями воно схоже наПЭНП, але володіє більш як високимипрочностними характеристиками і прозорістю. Після занурення в воду упаковка з такої матеріалу набухає, і вже за 6 місяців до 40 % матеріалу розкладається, перетворюючись на вуглекислий на газ і воду. Повне розкладання матеріалу провадиться протягом 18 місяців з допомогою грунтової мікрофлори.

У широкого розповсюдження набулибиоразлагаемие на свіжому повітрі упаковки під загальним назвоюTONE [25]. Основою їх виробництва служитьполикапролактам, який добре поєднується механічним способом із багатьма широко виробленими пластиками (>ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, ПК, ПЕТФ). Істотним гідністю цієї групи матеріалів був частиною їхнього належність дотермопластам, достатня доступність і низька вартість, легкість переробки різними методами, високий рівень властивостей і швидкість розкладання на свіжому повітрі.

До складу новогобиоразлагаемого матеріалуМatег-Вi (Італія) входить у ролі базового полімеруполиамид-6 (6,6) й різні добавки природного походження (від 60 до 90 %), і навіть синтетичні нетоксичні полімери з низькою молекулярної масою (допущені для безпосереднього контакту з харчовими продуктами), які мають хорошоюгидрофильностью і високої швидкістю розкладання під впливом природних біологічних чинників.Упаковки від цього матеріалу, вивезені на звалища, повністю розкладаються практично на всі сто, не завдаючи шкоди навколишньому середовищі.

Основою таких порівняно нових матеріалів, якЕсostаr,Ро1ус1еаn іАmpasеt, єПЭВД і крохмалі злакових рослин, у ролібиоразлагаемой добавки. Украхмалосодержащую композицію вводять також антиоксиданти зменшення деструкції у процесі переробки композиції в вироби. При переробці композиції в упаковку може статисякарамелизация (самозаймання) матеріалу, тому використовуваний крохмаль щоб уникнути цього потрібні сушити до змісту залишкової вологи, рівної 1 %, і навіть старанно контролювати температуру розплаву в циліндріекструдера, яка повинна перевищувати193-203°С, шнека і стінок циліндра [24].

1.1.1 Синтетичні композиційнібиоразлагаемие пластики

Важливе місце у дослідженнях займає проблема надання властивостейбиоразложения добре освоєниммноготоннажним промисловимполимерам:полиетилену,полипропилену,поливинилхлориду,полистиролу іполиетилентерефталату. Оскільки перелічені полімери і вироби їх при похованні можуть зберігатися "вічно", то питання надання їм здібностібиоразлагаться дуже гостра. Нині активно розробляються три напрями:

- введення у структурубиоразлагаемих полімерів молекул, які у собі функціональні групи, які б прискореномуфоторазложению полімеру [25];

біоактивна композиція крохмаль пластик

- отримання композицій великотоннажних полімерів збиоразлагаемими природними добавками, здатними певною мірою ініціювати розпад основного полімеру;

спрямований синтезбиодеградируемих пластичних мас з урахуваннямпромишленно-освоенних синтетичних продуктів.

Дофоторазлагаемимполимерам ставлятьсясополимери етилену з оксидом вуглецю [26].Фотоинициаторами розкладання базового полімеру поліетилену чи полістиролу євинилкетоновие мономери. Запровадження в кількості 2-5% яксополимера доетилену чистиролу дає змогу отримувати пластики зі властивостями, близькими дополиетилену чиполистиролу, проте спроможні дофотодеградации при дії ультрафіолетового проміння не більше 290 - 320 нм.

>Удобние длямульчирования плівки отримують з поліолефінів введенням у композицію світлочутливих добавок -дитиокарбамата заліза і нікелю чи керівники відповіднихпероксидов. З метою прискорення фото - ібиоразложения плівок з урахуванням поліетилену як на сільського господарства, поліпропілену чи поліетилентерефталату у яких вводять пульпу целюлози,алкилкетони чи фрагменти, містятькарбонильние групи. Отримані плівки зберігаються протягом 8-12 тижнів, як вони почнуть фото - ібиоразлагаться. Залишки плівки повністю зникають прибороновании ізапахивании, цьому вони стають розпушувачами грунту, доки вони повністю недеструктируют [27].

>Ожидаемим очевидною прийомом наданнябиоразлагаемостиширокоприменяемим синтетичнимполимерам, здавалося б, представляється процескомпаундирования його з явно відомимибиоде -градируемими компонентами. Як джерела живильне середовище для мікроорганізмів в композиціях, які з промислових полімерів, широко застосовуваних побуті, особливо тари і упаковки, зазвичай, використовується крохмаль,полиефири та іншібиоразлагаемие добавки [8,28]. Проте, як і раніше, такі композиції, особливо з поліетиленом, умовно належать добиоразлагаемим, всі вони є такими, позаяк у процесі компостування спостерігається швидке крохмалю, а синтетичний полімер здебільшого не піддаєтьсябиоразложению [3,8].

За пріоритетний напрям отриманнябиоразлагаемих синтетичних пластиків нині є синтез відповіднихполиефиров іполиефирамидов. Особливо активно публікується в цьому плані свої працюють два хімічних гігантаВАSF іВАУЕRАG [2, 29 - 31].

>Разлагаемиесополиефири отримують з урахуваннямалифатическихдиолов і органічнихдикарбонових кислот. Встановлено, що й схильність добиоразложению залежить кількостітерефталевой кислоти вполиефире стосовноалифатической кислоті і як 30-55мольних %. За такого співвідношення кислотних фрагментівполиефир зберігаєбиоразлагаемость й володіє фізико-механічними показниками, забезпечують практичне використання полімеру.

За підсумками такогополиефира в 1995 року фірма BASF освоїла повністюбиоразлагаемий пластикЕсоflех F, застосовуваний виготовлення мішків, сільськогосподарської плівки, гігієнічної плівки, дляламинирования папери.Механические властивостіЕсоflех F можна з поліетиленом низької густини. З нього отримують плівку із високим розривної міцністю, гнучкістю,водостойкостью іпроницаемостью водних парів. Він переробляється методомекструзии зраздувом і з охолодженням на валках, як поліетилен низької густини, його спроможність до деформації дозволяє їм отримати тонкі плівки (менш 20мкм), які вимагають спеціальної обробки. Плівка зЕсоflех F добре зварюється, її у наноситься печатку на звичайному устаткуванні [32].

Використання фірмою власного вихідного сировини, виробничих потужностей дає можливості виробляти гранули синтетичногополиефира за ціною 6,5-8,0DМ/кг залежно від якості. Композиції, містять основний компонентсополиефир із підвищеною в'язкістю, використовують із отриманнябиоразлагаемих пінопластів для упаковки.

ФірмаВАSF також освоєно випускбиоразлагаемих пластиків з урахуваннямполиефиров і крохмалю. Від другої половини 90-х фірмаВАYERАG випускає новікомпостируемиебиоразлагаемие в аеробних умовахтермопластиВАК-1095 іВАК-2195 [33, 34] з урахуваннямполиефирамида. Запропонований матеріал має високий адгезію до паперу, що дозволяє широко використати його виготовленнявлаго- іпогодостойкой упаковки, яка у харчової промисловості, й у сільське господарство [35].Мешки зВАК-1095 в компості за відповідного зволоженні розкладаються за 10 днів біомасу, діоксид вуглецю і воду.

ІншийалифатическийполиефирамидВАК-2195 [36] легко переробляється литтям під тиском. Він може містити наповнювачі: целюлозу, деревну борошно, крохмаль, які надають йому достатню жорсткість і міцність. Температура плавленняполиефирамида175°С.Рекомендуемие області застосування - вази і кошика для квітів, одноразовий посуд, предмети гігієни. Зазначені вироби після використання їх у землі у вологому середовищі під впливом бактерій, грибів і цвілі швидкобиоразлагаются.

З метою зниження вартості матеріалів з урахуваннямполиефиров іполиамидов фірми використовують із їх випуску наявні вільні виробничі потужності, а ролі вихідного сировини застосовують добре освоєні промисловістю продукти. Переробка таких композицій в кінцеві вироби ведеться на стандартному устаткуванні. Зазначеним підходом за стислі терміни освоїти випуск нових екологічно безпечних полімерів й у значною мірою вирішити завдання зниження цінибиоразлагаемих пластиків, тим самим у значною мірою зменшити проблему полімерної сміття з відходів тари і пакування й скоротити поховання полімерів в землю [66,83-92].

>Полиефирную плівку зі структурою, аналогічноїполибутиленсукцинату, і властивостями, близькими до плівці з поліетилену чи - пропилену, розробила корейська фірма SunKyongInd [37]. Такийбиодеструктируемий полімерний матеріал поєднує достатню короткочасну міцність в готовому виробі із наступною його утилізацією після експлуатації. Полімерна плівка маркиSkyргеnе з матеріалу зазначеного складу піддається розкладанню протягом 60 днів, у грунті, прісної або морський воді із заснуванням діоксиду вуглецю та води.

Прозорий, із хорошоюформуемостьюбиоразлагаемийсополиефир щоб одержати плівок, аркушів синтезуютьполимеризацией з розкриттям циклу і переетерифікацієюлактида з ароматичнимиполиефирами з урахуваннямтере (з) фталевої кислоти іалифатическихдиолов [38].

Слід зазначити, що у останнім часом активно розробляютьсябиоразлагаемие композиції, містять у складах якполиефир-полиамидние, іуретановие, карбонатні групи і особливо фрагментигидроксикарбонових кислот, що дає змогу отримувати з їхньої основі широку гамукомпостируемих виробів [39,40], які мають високими фізико-механічними властивостями і прийнятною ціною.

1.1.2Биоразлагаемие пластичні маси з урахуванням крохмалю інших природних матеріалів

Якщобиодеградируемиеполиефири з необхідними товарними властивостями можна отримати роботу з урахуванням лишегидроксикарбонових кислот, то пластмаси, до складу яких

Страница 1 из 6 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація