БПМ Лекции

Лекция 3.09

Лекция 1.

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Биоразлагаемые полимеры - такие, которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают физико- химические и биологические превращения под действием факторов окружающей среды (света, температуры, влаги, воды) и легко включаются в процессы метаболизма природных биосистем (бактерий, дрожжей, грибов, водорослей).

Цель создания и использования биоразлагаемых полимерных материалов:

– утилизация и переработка пластиковых отходов, объемы которых растут с каждым годом;

– низкая стоимость полимеров из возобновляемого сырья;

– снижение потребности в синтетических полимерах, ухудшающих экологическую обстановку;

– сокращение парниковых испарений на 15–60% при замене полимерных материалов прошлого поколения на биоразлагаемые полимеры (БПМ).

Преимущества биоразлагаемых полимеров:

а) возможность переработки, как и обычных полимеров, на стандартном оборудовании;

б) низкий барьер пропускания кислорода, водяного пара (оптимально для использования в области пищевой упаковки);

в) стойкость к разложению в обычных условиях;

г) быстрая и полная разлагаемость при специально созданных или естественных условиях – отсутствие проблем с утилизацией отходов;

д) независимость от нефтехимического сырья. Недостатки биоразлагаемых полимеров:

а) высокая стоимость. Однако следует учесть, что экономическая стоимость помимо цены продукта содержит также и затраты по утилизации и использованию. В этом смысле биоразлагаемые полимеры предпочтительнее: возобновляемые ресурсы, необходимые для их производства, более выгодны. Важно также отметить, что высокая цена материала – явление временное, пока производство биополимеров не стало массовым и процесс их выпуска до конца не отлажен. Со временем стоимость биопластиков снизится, и они станут доступными для широкого ряда предприятий;

б) ограниченные возможности для крупнотоннажного производства;

в) трудность регулирования скорости распада на свалках под воздействием факторов окружающей среды;

г) технологические трудности производства.

БПМ можно условно разделить на 3 класса:

1) биоразлагаемые пластики на основе природных полимеров;

2) химически и микробиологически синтезируемые высокомолекулярные соединения (ВМС), структура которых подобна биополимерам;

3) композиционные материалы.

Существует 3 основных направления получения полимеров с регулируемым сроком службы:

1. Синтез фоторазрушаемых полимеров. Наиболее чувствительные к данному виду деградации являются полиолефины.

Для усиления эффективности фоторазложения используют следующие приемы:

– добавление в рецептуры биополимеров специальных добавок – инициаторов фотохимических реакций (бензофенон, дифенилдисульфид). Эти вещества называют сенсибилизаторами;

– введение в полимер в результате сополимеризации составных звеньев, включающих альдегидные и кетонные группировки, т. е. вводят слабое звено (используют в качестве сомономеров винилкетоны);

– изменение состава полимеров включением большого количества карбонильных групп, поглощающих ультрафиолетовое излучение;

Фоторазрушаемые полимеры применяются в производстве одноразовой мульчи и защитных покрытий с/х культур (от заморозков).

2. Синтез биоразрушаемых полимеров. Позволяет разрушать пластмассы, в основе синтеза которых лежат нефтепродукты. Данному виду биодеградации подвержены природные полимеры и полимеры, содержащие в составе природные компоненты.

Процесс осуществляется под действием бактерий и воды. Второй способ связан с выращиванием микроорганизмов для конкретной цели разложения полимерных пластиков.

3. Синтез химически деградируемых полимеров.