From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 83136 10.52957/27821900_2020_01_81 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Biodegradable polymer composites materials based on synthetic polymers and natural components Биоразлагаемые полимерные композиционные материалы на основе синтетических полимеров и природных компонентов Коротнева Ирина Сергеевна Korotneva Irina Sergeevna

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Дмитриев Кирилл Евгеньевич Dmitriev Kirill Evgen'evich Мухин Андрей Сергеевич Muhin Andrey Sergeevich Ярославский государственный технический университет Yaroslavl State Technical University 31 12 2020 31 12 2020 1 1 81 89 11 09 2020 15 10 2020 https://chemintech.ru/en/nauka/article/83136/view

Целью исследования является создание биоразлагаемых композиционных материалов на основе искусственных латексов синтетических полимеров и природных наполнителей. В статье приведен анализ современного состояния вопроса по методам получения биоразлагаемых полимерных материалов и методам подтверждения их биодеструкции под влиянием биотических и абиотических факторов. Представлены результаты исследования по разработке способа изготовления биодеструктируемых полимерных материалов на основе искусственных латексов 1,4-цис-полиизопрена. Используя методику определения степени разложения полимеров в имитированных условиях компостирования при лабораторных испытаниях, доказана способность созданных полимерных композиционных продуктов к биодеструкции под воздействием почвенной микробиоты. Стимулирование процессов биоразложения происходит за счет введенных на стадии латекса природных наполнителей древесной муки и кофейного жмыха в виде заранее приготовленных суспензий. Разработанная технология позволяет получать, используя метод коагулянтного отложения, композиционные полимерные тонкопленочные материалы с регулируемым временем эксплуатации, и дает возможность снижать нагрузку на окружающую среду после утилизации отслуживших изделий путем их захоронения в почву на полигонах. Разработанные полимерные композиционные составы могут быть использованы в производстве маканых изделий, например, перчаток бытового, фармацевтического, химического назначения.

The study aims to create biodegradable composite materials based on non-emulsion polymer latexes with natural fillers. The article provides an analysis of the current status of the issue on the methods of obtaining biodegradable polymer materials and methods for confirming their biodegradation under the influence of biotic and abiotic factors. The results of research on the development of a method for obtaining biodegradable polymer materials based on based on 1,4-cis-polyisoprene non-emulsion polymer latexes are presented. Using the method of determining the degree of decomposition of polymers under simulated composting conditions in laboratory tests, the ability of the created polymer composite products to biodegradation under the influence of soil microbiota has been proved. Stimulation of biodegradation processes occurs due to the natural fillers of wood flour and coffee oil cake introduced at the latex stage in the form of pre-prepared suspensions. The developed technology makes it possible to obtain, using the method of coagulant sedimentation, composite polymer thin-film materials with adjustable operating time, makes it possible to reduce the load on the environment after the disposal of used products by burying them into the soil at polygons. The obtained polymer composite materials can be used to obtain dipped articles, for example, gloves for household, pharmaceutical, and chemical purposes.

 биоразлагаемый композиционный полимерный материал биоразложение латексная композиция маканые изделия природный наполнитель синтетический полимер biodegradable biodegradable composite polymer material latex composition dipped products natural filler synthetic polymer

Пипия Л.К. Елкин А.Г. Переработка пластмасс: оценка рынка и перспективы. Наука за рубежом. М.: Изд-во РАН, 2018. № 75. 33 с. Pipiya L.K. Elkin A.G. Pererabotka plastmass: ocenka rynka i perspektivy. Nauka za rubezhom. M.: Izd-vo RAN, 2018. № 75. 33 s. Navinchandra, G.S. Biodegradable and Biocompatible Polymer Composites: Processing, Properties and Applications / Navinchandra Gopal Shimpi. UK: Woodhead Publishing, 2017. 434 p. Navinchandra, G.S. Biodegradable and Biocompatible Polymer Composites: Processing, Properties and Applications / Navinchandra Gopal Shimpi. UK: Woodhead Publishing, 2017. 434 p. Потапова, Е.В. Проблема утилизации пластиковых отходов. Известия Байкальского государственного универститета. Иркутск: Изд-во БГУ, 2018. № 4. С. 535-544. DOI 10.17150/2500-2759.2018.28(4).535-544. Potapova, E.V. Problema utilizacii plastikovyh othodov. Izvestiya Baykal'skogo gosudarstvennogo universtiteta. Irkutsk: Izd-vo BGU, 2018. № 4. S. 535-544. DOI 10.17150/2500-2759.2018.28(4).535-544. Федотова О.Б. Малоотходные технологии упаковочных материалов и перспективы их развития. Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством. М.: Изд-во ВНИИМП, 2020. № 1. С. 560-565. DOI 10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-560-565. Fedotova O.B. Maloothodnye tehnologii upakovochnyh materialov i perspektivy ih razvitiya. Aktual'nye voprosy molochnoy promyshlennosti, mezhotraslevye tehnologii i sistemy upravleniya kachestvom. M.: Izd-vo VNIIMP, 2020. № 1. S. 560-565. DOI 10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-560-565. Дмитриенко В.П. [и др.] Оценка экологической безопасности термопластичных материалов на основе линейных полимеров. Экология промышленного производства. М.: Изд-во «Компас», 2018. № 1. С. 52-59. Dmitrienko V.P. [i dr.] Ocenka ekologicheskoy bezopasnosti termoplastichnyh materialov na osnove lineynyh polimerov. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva. M.: Izd-vo «Kompas», 2018. № 1. S. 52-59. Патент № 2352597 Российская Федерация. Биоразлагаемая гранулированная полиолефиновая композиция и способ ее получения / А.Н. Пономарев, опубл. 2009. Patent № 2352597 Rossiyskaya Federaciya. Biorazlagaemaya granulirovannaya poliolefinovaya kompoziciya i sposob ee polucheniya / A.N. Ponomarev, opubl. 2009. Волова, Т.Г. Разрушаемые микробные полигидроксиалканоаты в качестве технического аналога неразрушаемых полиолефинов. Журнал Сибирского федерального университета. Биология. Красноярск: Изд-во СФУ, 2015. № 2 . С. 131-151. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-131-151. Volova, T.G. Razrushaemye mikrobnye poligidroksialkanoaty v kachestve tehnicheskogo analoga nerazrushaemyh poliolefinov. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Biologiya. Krasnoyarsk: Izd-vo SFU, 2015. № 2 . S. 131-151. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-131-151. Vroman Isabelle, Tighzert Lan. Biodegradable polymers. Materials. Paris, 2009. № 2. PP. 317-320. Vroman Isabelle, Tighzert Lan. Biodegradable polymers. Materials. Paris, 2009. № 2. PP. 317-320. Long Yu. Biodegradable polymer blends and composites from renewable resources. Hoboken: Jonh Wiley & Sons, 2009. 487 p. Long Yu. Biodegradable polymer blends and composites from renewable resources. Hoboken: Jonh Wiley & Sons, 2009. 487 p. Susheel K. Biodegradable green composites. Hoboken: Jonh Wiley & Sons, 2016. - 380 p. Susheel K. Biodegradable green composites. Hoboken: Jonh Wiley & Sons, 2016. - 380 p. Пантюхов, П.В. Особенности структуры и биодеградация композиционных материалов на основе полиэтилена низкой плотности и растительных наполнителей. М.: ИБХФ РАН, 2013. 128 с. Pantyuhov, P.V. Osobennosti struktury i biodegradaciya kompozicionnyh materialov na osnove polietilena nizkoy plotnosti i rastitel'nyh napolniteley. M.: IBHF RAN, 2013. 128 s. Роговина С.З. Биоразлагаемые полимерные композиции на основе синтетических и природных полимеров различных классов // Высокомолекулярные соединения. М.: Изд-во Инст-т нефтехим. синтеза, РАН, 2016. № 1. С. 68-80. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-131-151. Rogovina S.Z. Biorazlagaemye polimernye kompozicii na osnove sinteticheskih i prirodnyh polimerov razlichnyh klassov // Vysokomolekulyarnye soedineniya. M.: Izd-vo Inst-t neftehim. sinteza, RAN, 2016. № 1. S. 68-80. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-131-151. Elisa Barbosa de Brito, Lucas Galhardo Pimenta Tienne, Suellem Barbosa Cordeiro, Maria de Fátima Vieira Marques. Development of polypropylene composites with green coffee cake fibres subjected to water vapor explosion. Waste and biomass valorization. 2020. 13 p. Elisa Barbosa de Brito, Lucas Galhardo Pimenta Tienne, Suellem Barbosa Cordeiro, Maria de Fátima Vieira Marques. Development of polypropylene composites with green coffee cake fibres subjected to water vapor explosion. Waste and biomass valorization. 2020. 13 p. Буряк В.П. Биополимеры – настоящее и будущее. Полимерные материалы, 2005. №12. С. 22-27. Buryak V.P. Biopolimery – nastoyaschee i buduschee. Polimernye materialy, 2005. №12. S. 22-27. Готлиб Е.М., Голованова К.В., Селехова А.А. Пути создания биоразлагаемых полимерных материалов и их получение на основе пластифицированных диацетатов целлюлозы: монография. Казань: КНИТУ, 2011. 132 с Gotlib E.M., Golovanova K.V., Selehova A.A. Puti sozdaniya biorazlagaemyh polimernyh materialov i ih poluchenie na osnove plastificirovannyh diacetatov cellyulozy: monografiya. Kazan': KNITU, 2011. 132 s Пармухина Е.Л. Российский рынок биоразлагаемой упаковки. Экологический вестник России. М, 2011. С. 46-48 Parmuhina E.L. Rossiyskiy rynok biorazlagaemoy upakovki. Ekologicheskiy vestnik Rossii. M, 2011. S. 46-48 Базунова М.В., Прочухан Ю.А. Способы утилизации отходов полимеров. Вестник Башкирского университета. Уфа: Изд-во Башкирск. ун-та, 2008. № 4. С. 875-885 Bazunova M.V., Prochuhan Yu.A. Sposoby utilizacii othodov polimerov. Vestnik Bashkirskogo universiteta. Ufa: Izd-vo Bashkirsk. un-ta, 2008. № 4. S. 875-885 Суворова, А.И., Тюкова И.С. Вторичная переработка полимеров и создание экологически чистых полимерных материалов. УМКД УГУ им. Горького. Екатеринбург, 2008. 126 с. Suvorova, A.I., Tyukova I.S. Vtorichnaya pererabotka polimerov i sozdanie ekologicheski chistyh polimernyh materialov. UMKD UGU im. Gor'kogo. Ekaterinburg, 2008. 126 s. Штильман, М.И. Биодеградация полимеров. Журнал Сибирского федерального университета. Биология. Красноярск: Изд-во СФУ, 2015. № 2. С. 113-130. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-113-130. Shtil'man, M.I. Biodegradaciya polimerov. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Biologiya. Krasnoyarsk: Izd-vo SFU, 2015. № 2. S. 113-130. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-113-130. Белик Е.С., Рудакова Л.В., Куликова Ю.В., Бурмистрова М.В., Слюсарь Н.Н. Оценка эффективности биодеградации полимерных композиционных материалов. Пермь: Вестник НГУ, 2017. № 4. С. 111-118 Belik E.S., Rudakova L.V., Kulikova Yu.V., Burmistrova M.V., Slyusar' N.N. Ocenka effektivnosti biodegradacii polimernyh kompozicionnyh materialov. Perm': Vestnik NGU, 2017. № 4. S. 111-118 Ермолович О.А., Макаревич А.В., Гончарова Е.П., Власова Г.М. Методы оценки биоразлагаемости полимерных материалов. Биотехнология. М.: Изд-во ГосНИИгенетика, 2005. № 4. С. 47-54 Ermolovich O.A., Makarevich A.V., Goncharova E.P., Vlasova G.M. Metody ocenki biorazlagaemosti polimernyh materialov. Biotehnologiya. M.: Izd-vo GosNIIgenetika, 2005. № 4. S. 47-54 Глаголева А.А., Смирнов Е.Ф., Мочалова А.Е. и [др.] Изменение физико-механических свойств композиций на основе поливинилхлорида и природных полимеров в процессе микробиологических повреждений. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского, 2013. № 5. С. 129-132 Glagoleva A.A., Smirnov E.F., Mochalova A.E. i [dr.] Izmenenie fiziko-mehanicheskih svoystv kompoziciy na osnove polivinilhlorida i prirodnyh polimerov v processe mikrobiologicheskih povrezhdeniy. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo. Nizhniy Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo un-ta im. N.I. Lobachevskogo, 2013. № 5. S. 129-132 Коротнева И.С., Мухин А.С., Дмитриев К.Е. Технология получения биодеструктируемых полимерных пленок на основе искусственных латексов синтетических полимеров и природных наполнителей. Международная научно-практическая конференция «Образование, наука и технологии: актуальные вопросы, инновации и достижения». М., 2020. С. 279-282. Korotneva I.S., Muhin A.S., Dmitriev K.E. Tehnologiya polucheniya biodestruktiruemyh polimernyh plenok na osnove iskusstvennyh lateksov sinteticheskih polimerov i prirodnyh napolniteley. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya «Obrazovanie, nauka i tehnologii: aktual'nye voprosy, innovacii i dostizheniya». M., 2020. S. 279-282.