Научная статья на тему 'БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА И КРАХМАЛА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НЕИОНОГЕННЫМ ПАВ'

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА И КРАХМАЛА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НЕИОНОГЕННЫМ ПАВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
214
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОДЕГРАДАЦИЯ / КАРТОФЕЛЬНЫЙ КРАХМАЛ / КУКУРУЗНЫЙ КРАХМАЛ / ПОЛИМЕРЫ / НЕИОНОГЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Балыхин Михаил Григорьевич, Тверитникова Изабелла Сергеевна, Кирш Ирина Анатольевна, Банникова Ольга Анатольевна, Безнаева Ольга Владимировна

С каждым годом упаковки производится все больше и больше. В настоящее время все больше актуализируется проблема утилизации полимерных отходов. Одним из перспективных направлений в области утилизации упаковки является создание биоразлагаемых полимерных материалов. Главное их преимущество - это возможность использования в качестве наполнителей сырья постоянно воспроизводимых в природе веществ, сельскохозяйственных продуктов и отходов их производства, содержащих крахмалы, в отличие от нефти, угля и газа, имеющих ограниченный запас в природе. Анализ рынка биоразлагаемых полимерных материалов показал, что сегодня наибольший спрос имеет сегмент так называемых «дешевых» композиций. Поэтому целью работы является создание биодеградируемых полимерных композиций на основе синтетического полимера и природных материалов. В качестве объектов были выбраны синтетический материал - полиэтилен, природные вещества - кукурузный и картофельный крахмал, а в качестве модификатора неионогенное поверхностно-активное вещество, являющееся инициатором биоразложения. В работе были проведены исследования на реологические свойства и деформационно-прочностные характеристики, на способность исследуемых композиций к набуханию и биодеградации. В ходе работы были получены полимерные композиции, модифицированные природным материалом в количестве 20 % и 30 %, а также композиции с введением крахмала 20 % и 30 % с содержанием 2 % неионогенного поверхностно-активного вещества. Проведя исследования, можно отметить, что введение неионогенного поверхностно-активного вещества в крахмалонаполненные полимерные композиции улучшает реологические характеристики и повышает их прочностные характеристики; полученные модифицированные крахмалонаполненные композиции обладают повышенной биоразлагаемостью по сравнению с контрольными образцами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Балыхин Михаил Григорьевич, Тверитникова Изабелла Сергеевна, Кирш Ирина Анатольевна, Банникова Ольга Анатольевна, Безнаева Ольга Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BIODEGRADABLE POLYMER MATERIALS BASED ON POLYETHYLENE AND STARCH, MODIFIED WITH NON-IONIC SURFACTANT

Every year more and more packaging is produced. Currently, the problem of recycling polymer waste is becoming more and more urgent. One of the promising directions in the field of packaging recycling is the creation of biodegradable polymeric materials. The main advantage of using biodegradable polymer compositions is the ability to use as fillers, raw materials constantly reproduced in nature, substances, agricultural products and waste products containing starches, in contrast to oil, coal and gas, which have a limited supply in nature. Analysis of the market for biodegradable polymer materials showed that today the segment of so-called «cheap» compositions is in greatest demand. Therefore, the aim of this work is to create biodegradable polymer compositions based on synthetic polymer and natural materials. The objects were selected: a synthetic material - polyethylene, natural substances - corn and potato starch, and as a modifier a nonionic surfactant that initiates biodegradation. In this work, the following studies were carried out on rheological properties and deformation-strength characteristics, on the ability of the studied compositions to swell and biodegradation. In the course of the work, polymer compositions were obtained modified with natural material in an amount of 20 % and 30 %, as well as compositions with the introduction of starch 20 % and 30 % with a content of 2 % nonionic surfactant. After conducting research, it can be noted that when a nonionic surfactant is introduced into starch-filled polymer compositions, it improves rheological characteristics and increases their strength characteristics; the obtained modified starch-filled compositions have increased biodegradability in comparison with the control samples.

Текст научной работы на тему «БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА И КРАХМАЛА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НЕИОНОГЕННЫМ ПАВ»

УДК 678.01.53 DOI 10.52653/PPI.2021.10.10.015

Биоразлагаемые полимерные материалы на основе полиэтилена и крахмала, модифицированных неионогенным ПАв

М.Г. Балыхин, д-р экон. наук; И.С. Тверитникова*, аспирант; И.А. Кирш, д-р хим. наук; О.А. Банникова, канд. техн. наук; О.В. Безнаева, канд. техн. наук; М.И. Губанова, канд. техн. наук; Ю.А. Филинская, канд. техн. наук; Т.А. Кондратова, аспирант; М.П. Щетинин, д-р техн. наук

московский государственный университет пищевых производств

Дата поступления в редакцию 16.06.2021 * iza-1995@bk.ru

Дата принятия в печать 13.09.2021 © Балыхин М.Г., Тверитникова И.С., Кирш И.А., Банникова О.А., Безнаева О.В., Губанова М.И., Филинская Ю.А., Кондратова Т.А, Щетинин М.П., 2021

Реферат

С каждым годом упаковки производится все больше и больше. В настоящее время все больше актуализируется проблема утилизации полимерных отходов. Одним из перспективных направлений в области утилизации упаковки является создание биоразлагаемых полимерных материалов. Главное их преимущество - это возможность использования в качестве наполнителей сырья постоянно воспроизводимых в природе веществ, сельскохозяйственных продуктов и отходов их производства, содержащих крахмалы, в отличие от нефти, угля и газа, имеющих ограниченный запас в природе. Анализ рынка биоразлагаемых полимерных материалов показал, что сегодня наибольший спрос имеет сегмент так называемых «дешевых» композиций. Поэтому целью работы является создание биодеградируемых полимерных композиций на основе синтетического полимера и природных материалов. В качестве объектов были выбраны синтетический материал - полиэтилен, природные вещества - кукурузный и картофельный крахмал, а в качестве модификатора неионогенное поверхностно-активное вещество, являющееся инициатором биоразложения. В работе были проведены исследования на реологические свойства и деформационно-прочностные характеристики, на способность исследуемых композиций к набуханию и биодеградации. В ходе работы были получены полимерные композиции, модифицированные природным материалом в количестве 20 % и 30 %, а также композиции с введением крахмала 20 % и 30 % с содержанием 2 % неионогенного поверхностно-активного вещества. Проведя исследования, можно отметить, что введение неионогенного поверхностно-активного вещества в крах-малонаполненные полимерные композиции улучшает реологические характеристики и повышает их прочностные характеристики; полученные модифицированные крахмалонаполненные композиции обладают повышенной биоразлагаемостью по сравнению с контрольными образцами.

Ключевые слова

биодеградация, картофельный крахмал, кукурузный крахмал, полимеры, неионогенное поверхностно-активное вещество Для цитирования

Балыхин М.Г., Тверитникова И.С., Кирш И.А., Банникова О.А., Безнаева О.В., Губанова М.И., Филинская Ю.А., Кондратова Т.А., Щетинин М.П. (2021) Биоразлагаемые полимерные материалы на основе полиэтилена и крахмала, модифицированных неионогенным ПАВ // Пищевая промышленность. 2021. № 10. С. 64-68.

Biodegradable polymer materials based on polyethylene and starch, modified with non-ionic surfactant

M.G. Balykhin, Doctor of Economic Sciences; I.S. Tveritnikova*, graduate student; I.A. Kirsh, Doctor of Chemical Sciences; О.А. Bannikova, Candidate of Technical Sciences; O.V. Beznaeva, Candidate of Technical Sciences;

M.I. Gubanova, Candidate of Technical Sciences; Yu.A. Filinskaya, Candidate of Technical Sciences; T.A. Kondratova, graduate student; M.P. Schetinin, Doctor of Technical Sciences Moscow State University of Food Production

Received: July 16, 2021 * iza-1995@bk.ru

Accepted: September 13, 2021 © Balykhin M.G., Tveritnikova I.S., Kirsh I.A., Bannikova О.А., Beznaeva O.V., Gubanova M.I., Filinskaya Yu. A, Kondratova T.A., Schetinin M.P., 2021

Abstract

Every year more and more packaging is produced. Currently, the problem of recycling polymer waste is becoming more and more urgent. One of the promising directions in the field of packaging recycling is the creation of biodegradable polymeric materials. The main advantage of using biodegradable polymer compositions is the ability to use as fillers, raw materials constantly reproduced in nature, substances, agricultural products and waste products containing starches, in contrast to oil, coal and gas, which have a limited supply in nature. Analysis of the market for biodegradable polymer materials showed that today the segment of so-called «cheap» compositions is in greatest demand. Therefore, the aim of this work is to create biodegradable polymer compositions based on synthetic polymer and natural materials. The objects were selected: a synthetic material - polyethylene, natural substances -corn and potato starch, and as a modifier a nonionic surfactant that initiates biodegradation. In this work, the following studies were carried out on rheological properties and deformation-strength characteristics, on the ability of the studied compositions to swell and biodegradation. In the course of the work, polymer compositions were obtained modified with natural material in an amount of 20 % and 30 %, as well as compositions with the introduction of starch 20 % and 30 % with a content of 2 % nonionic surfactant. After conducting research, it can be noted that when a nonionic surfactant is introduced into starch-filled polymer compositions, it improves rheological characteristics and increases their strength characteristics; the obtained modified starch-filled compositions have increased biodegradability in comparison with the control samples.

Key words

polymers, corn starch, potato starch, nonionic surfactant, biodegradation For citation

Balykhin M.G., Tveritnikova I.S., Kirsh I.A., Bannikova О.А., Beznaeva O.V., Gubanova M.I., Filinskaya Yu. A., Kondratova T.A., Schetinin M.P. (2021) Biodegradable polymer materials based on polyethylene and starch, modified with non-ionic surfactant // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2021. No. 10. P. 64-68.

Введение. К концу XX века в мире производство синтетических полимеров достигло 130 млн т/год. В настоящее время одним из приоритетных направлений изготовления из полимеров является производство тары и упаковки различного использования, одноразовой посуды и т. д. [1].

Существует большое количество видов различных упаковок для товаров, одним из них является стеклянная тара, которая находится в потребительском цикле. Бумажная упаковка разлагается в условиях окружающей среды, которая в последнее время все больше становится популярной и расширяет области потребления; упаковка из синтетических полимеров составляет около 40 % твердых коммунальных мусора. Такая упаковка подвергается процессу ассимиляции долгие годы, и в связи с этим вопрос «Что дальше делать с использованной упаковкой?» становится глобальным в отношении экологии и окружающей среды.

Существуют разные способы утилизации отходов упаковки, такие как захоронение на полигонах, сжигание с получением энергии и вторичная переработка. Все эти методы имеют свои недостатки для сохранения экологии: складирование полимерных отходов на полигонах приводит к увеличению площадей земли, к отчуждению и загрязнению почвы, водоемов и атмосферы. Сжигание твердых коммунальных отходов приводит к выбросу вредных веществ и тяжелых металлов в окружающую среду, даже с учетом многоступенчатой очистки. Этапы вторичной переработки, включающие сортировку и идентификацию, мойку и сушку, агломерацию или грануляцию, показывают пока еще малую эффективность.

Однако композиции на основе крахмалов с высоким наполнением (обычно более 2 %) хрупкие и сложны в переработке. Для решения этих проблем используют различные приемы для технологической совместимости крахмала и полимерной матрицы с применением методов модификации полимерных композиций [4].

Сейчас наибольшее распространение получило изготовление биоразрушаемой упаковки, основанное на введении в синтетический полимер веществ растительного происхождения. Они служат питательной средой для микроорганизмов, что приводит к нарушению целостности упаковки и соответственно к ее разрушению.

Одновременно с этим активно развиваются высокопроизводительные технологические процессы или использование биополимеров в качестве компонентов для придания специальных свойств традиционным материалам, например, для получения саморазрушающихся полимерных композитов, которые используются в производстве тары и упаковки [2].

К сожалению, Россия пока находится на нулевой точке отсчета в отношении

вторичной переработки отходов, требующей не только больших инвестиций, но и иного отношения к сбору и сортировке твердых коммунальных отходов.

Для успешной реализации положительного аспекта экологической обстановки страны необходим комплексный подход, заключающийся в альтернативных направлениях развития. Баланс между развитием вторичной переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) и разработкой биоразлагаемых материалов для упаковки с коротким сроком службы - залог успеха в снижении нагрузки на окружающую среду в современных условиях. Безусловно, расширение ассортимента биополимеров, появляющихся на рынке, свидетельствует о постоянно растущем интересе в этой области. Уровень потребления биоразла-гаемых полимерных композиций сегодня сводится в основном в «дешевый» сегмент, что, в свою очередь, приводит к развитию такого направления, как придание синтетическим многотонным материалам способности к биоразложению и уменьшению их сроков разложения в условиях окружающей среды.

Наиболее распространенными и недорогими являются биоразлагаемые материалы на основе крахмала. Как продукт сельскохозяйственных источников он и другие полисахариды открывают новый подход к созданию биоразлагаемых материалов [3, 4].

Создание таких композиций, содержащих, кроме высокомолекулярных полимеров, органические наполнители, например, крахмал или целлюлозу / амилозу / амилопектин / декстрин и др., являющиеся питательной средой для микроорганизмов, осуществляется смешением и дальнейшей переработкой, например, экструзией, композиций «полимер - наполнитель». В этом случае наполнитель присутствует в полимерной матрице в виде конгломератов размером 10-100 мкм. Величина частиц определяется энергией межфазного взаимодействия и сдвиговым напряжением в процессе экструзии. Полученный из такой смеси материал является частично биоразла-гаемым, так как матрица синтетического полимера в лучшем случае распадается на кусочки. При смешивании наполнителя с синтетическим полимером на микроуровне (размер частиц менее 10 мкм) компоненты смеси образуют взаимопроникающую сетчатую структуру, которая обеспечивает наполненному полимеру эффект дополнительной деструкции. Как известно, наполнитель может скапливаться в менее упорядоченных областях полимера. Кроме того, плотность упаковки макромолекул в граничных слоях системы «полимер - наполнитель» приблизительно вдвое меньше, чем в остальном объеме неупорядоченной фазы полимера. Поэтому при уничтожении наполнителя бактериями облегчается доступ микро-

организмов к менее стойкой по отношению к биодеструкции части полимера [5].

Полярный крахмал плохо совместим с неполярным полиэтиленом, поэтому современные исследования по улучшению сродства природного и синтетического полимеров проводятся в двух направлениях: получение смесей крахмала с сополимерами этилена и другими, более полярными полимерами; модифицирование крахмалов с целью повышения их совместимости с полиэтиленом [6, 7].

Цель работы - создание полимерной композиции на основе полиэтилена и крахмалов (кукурузного и картофельного) и введение неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ), являющегося инициатором биоразложения.

В работе были поставлены следующие задачи:

- провести реологические и физико-механические свойства полученных полимерных смесей;

- провести исследования по биодеградации методом компостирования и набухания полимерных образцов.

Объекты и методы исследований.

Для проведения исследования были подготовлены полимерные композиции, состоящие из гранулированного полиэтилена (ПЭ) марки 15803-020, кукурузного и картофельного крахмалов в виде порошков и неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) - неонола в виде прозрачной жидкости.

Для улучшения перерабатываемости композиций использовался НПАВ, который не только улучшает технологические параметры, но и сам является инициатором биоразложения. НПАВ использовался для улучшения совместимости природного и синтетического полимеров.

Для проведения испытания было взято 20 % и 30 % кукурузного и картофельного крахмала.

В ходе работы были получены композиции, состав которых представлен в табл. 1.

В работе использовались следующие методы исследовании:

- реологические свойства полимерных композиций определяли по ГОСТ 11645-73 «Метод определения показателя текучести расплава термопластов»;

- физико-механические свойства исследуемых композиций определяли по ГОСТ 14236-81 «Плёнки полимерные. Метод испытания на растяжение»;

- для определения способности исследуемых композиций к биоразложению был использован метод компостирования по британскому стандарту BS EN 13432:2000 «Упаковка - требования к утилизируемой упаковке методом компостирования и биодегратации - план испытания и определения критерия для конечного признания упаковки»;

Таблица 1

Состав композиций

Композиция Содержание ПЭ, % Содержание крахмала, % Содержание НПАВ, %

ПЭ 100 - -

ПЭ / кукурузный крахмал 80 20 -

ПЭ / кукурузный крахмал 70 30 -

ПЭ /НПАВ 98 - 2

ПЭ / кукурузный крахмал / НПАВ 78 20 2

ПЭ / картофельный крахмал / НПАВ 78 20 2

ПЭ / кукурузный крахмал / НПАВ 68 30 2

ПЭ / картофельный крахмал / НПАВ 68 30 2

Значения индекса расплава смесевых композиций Таблица 2

Индекс расплава при 180 °С, г/ 10 мин

Композиции Нагрузка, кг

2,16 12,5

ПЭ 1,16 25,0

ПЭ / кукурузный крахмал 1,0 12,6

ПЭ /НПАВ 1,3 29,0

ПЭ / кукурузный крахмал / НПАВ 1,2 18,4

ПЭ / картофельный крахмал / НПАВ 1,6 21,0

Примечание: в таблице указаны результаты ИР для композиций с содержанием крахмала 20 масс.%

Рис. 1. Разрушающее напряжение образцов пленки: 1 - контроль (ПЭ); 2 - ПЭ+НПАВ; 3 - ПЭ + кукурузный крахмал 20%; 4 - ПЭ + кукурузный крахмал 20% + НПАВ; 5 - ПЭ + картофельный крахмал 20% + НПАВ; 6 - ПЭ + кукурузный крахмал 30%; 7 - ПЭ + кукурузный крахмал 30% + НПАВ; 8 - ПЭ + картофельный крахмал 30% + НПАВ

Рис. 2. Относительное удлинение при разрыве образцов пленки: 1 - контроль (ПЭ); 2 - ПЭ+НПАВ; 3 - ПЭ + кукурузный крахмал 20%; 4 - ПЭ + кукурузный крахмал 20% + НПАВ; 5 - ПЭ + картофельный крахмал 20% + НПАВ; 6 - ПЭ + кукурузный крахмал 30%; 7 - ПЭ + кукурузный крахмал 30% + НПАВ; 8 - ПЭ + картофельный крахмал 30% + НПАВ

- способность исследуемых композиций к набуханию исследовали по ГОСТ 12020-72 «Методы определения стойкости к действию химических сред».

Результаты и их обсуждение. На первом этапе определяли реологические свойства полимерных композиций на основе полиэтилена и крахмалов.

Крахмалонаполненные композиции обладают высокой вязкостью и трудно перерабатываются на стандартных установках. Поэтому прежде всего для улучшения пе-рерабатываемости необходима модификация полимерных композиций, которая

способствовала бы снижению вязкости, тем самым улучшая реологические характеристики и перерабатываемость этих композиций. Для этого необходимо было провести изучение реологических свойств.

Реологические свойства композиции оценивали методом капиллярной вискозиметрии при температуре 180 °С. Значения индекса расплава представлены в табл. 2.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что с увеличением нагрузки при переработке индекс расплава (ИР) повышается, тем самым снижается вязкость

расплавов и улучшается перерабатываемость полимеров. При введении природного наполнителя (кукурузного крахмала) в ПЭ ИР снижается, а при добавлении НПАВ значение ИР увеличивается. При введении в композицию ПЭ + НПАВ кукурузного крахмала значение ИР приближается к значению чистого ПЭ.

Таким образом, введение неионогенного ПАВ заметно влияет на реологические характеристики наполненных композиций.

На втором этапе проводили физико-механические исследования полимерных композиций.

На рис. 1 и 2 представлены результаты физико-механических исследований образцов.

При рассмотрении кривых, полученных путем растяжения, видно, что НПАВ значительно улучшает прочностные характеристики исходного ПЭ, а крахмал ухудшает их. Таким образом, модификация неионогенным ПАВ крахмалонапол-ненных полимерных композиций позволяет улучшить перерабатываемость этих композиций и повысить их прочностные характеристики.

На следующем этапе работы были проведение исследования полимерных композиций методом компостирования.

Наиболее достоверным и объективным методом оценки биоразлагаемости материалов является метод компостирования, при котором материал постепенно разрушается под непосредственным воздействием агрессивных факторов окружающей внешней среды. Испытание на компостирование (помещение образцов в землю) включал в себя воздействие на исследуемые об-

10

9

5 7

6 S 4 3 2 î 0

Рис. 3. Разрушающее напряжение ПЭ-композиции, модифицированной кукурузным и картофельным крахмалом, до и после компостирования

_

До После Кукурузный крахмал 20 % = НПАВ До После Картофельный крахмал 20 % = НПАВ До После Кукурузный крахмал 30 % = НПАВ До После Картофельный крахмал 30 % = НПАВ

60

50

40

30

10

До После Кукурузный крахмал 20 % = НПАВ До После Картофельный крахмал 20 % = НПАВ До После Кукурузный крахмал 30 % = НПАВ До После Картофельный крахмал 30 % = НПАВ

Рис. 4. Относительное удлинение при разрыве ПЭ-композиции, модифицированной кукурузным и картофельным крахмалом, до и после компостирования

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

разцы полимерных материалов микро-биально активной почвы в течение 1 мес при 20±5 °С.

Биоразложение при компостировании определялось при выдержке образцов в почве на протяжении 90 дней. Затем проводилось изучение их деформационно-прочностных характеристик. Результаты представлены на рис. 3-4.

При исследовании композиций после компостирования ярко выражено следующее: разрушающее напряжение и относительное удлинение при разрыве всех композиций значительно снижается, это говорит о том, что композиции при компостировании становятся более хрупкими под действием влаги и микроорганизмов, происходят структурные изменения в матрице полимера.

В работах [8, 9] были проведены исследования полимерных композиций полиэтилена с крахмалом, где по результатам эксперимента можно сказать, что с введением в композицию неионогенного ПАВ увеличивается показатель физико-механических свойств после компостирования за 3 мес по сравнению с композицией без добавки. Вследствие этого процесс биоразложения проходит быстрее при введении НПАВ.

Далее проводили исследования на способность полимерных композиций к набуханию.

В соответствии с задачей необходимо было исследовать способность полученных композиций к биоразложению. Для этого было изучено поведение композиций в различных агрессивных средах, позволяющее судить о способности материала к разлагаемости под действием факторов внешней среды.

суть метода заключается в определении изменения массы образцов в процессе выдержки в растворе биогумуса (рис. 5-6). Для примера показано изменение массы

£

Набухание Вымывание

14

21

28

t, сут

Рис. 5. Изменение массы, модифицированной ПЭ-композиции, наполненной кукурузным крахмалом

Примечание: на рисунке указаны результаты изменения массы для композиций с содержанием крахмала 20 масс.%

10

i î--——1

Набухание Вымывание

14

21

28

t, сут

Рис. 6. Изменение массы, модифицированной ПЭ композиции, наполненной картофельным крахмалом Примечание: на рисунке указаны результаты изменения массы для композиций с содержанием крахмала 20 масс. %

образцов, содержащих 20 % кукурузного крахмала (рис. 5) и 20 % картофельного крахмала (рис. 6).

Химическая деструкция, которая наблюдается при контакте композиций с агрессивными веществами, представляет собой сложный физико-химический процесс. При этом могут происходить самые различные изменения в структуре полимеров.

При рассмотрении зависимости изменения массы от времени для модифицированной ПЭ-композиции, наполненной кукурузным крахмалом (рис. 5), наблюдается резкое набухание на 14-е сутки, в дальнейшем резкого изменения массы не происходило.

Для модифицированной ПЭ-ком-позиции, наполненной картофельным крахмалом (рис. 6), не наблюдается резкого набухания, затем наблюдается уменьшение массы на 14-е сутки, это говорит о том, что происходит процесс вымывания наполнителя.

Заключение. На основании проведенных комплексных исследований можно сделать следующие выводы:

- получены модифицированные крах-малонаполненные композиции с содержанием крахмалов 20 % и 30 %;

- введение неионогенного ПАВ в крах-малонаполненные полимерные композиции улучшает реологические характеристики крахмалонаполненных материалов на основе ПЭ и повышает их прочностные характеристики;

- в полученных модифицированных полимерных композициях за 3 мес компостирования деформационно-прочностные характеристики уменьшились в 2-2,5 раза, что свидетельствует о процессе биоразложения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мелицкова, Е.А. Отходы пластмасс. Что с ними полимеры делают? [Электронный ресурс] / Е.А. Мелицкова, А.Г. Юдин. -URL: http://www.recyc1ers.ru/modu1es/ section/item.php?itemid=92 (дата обращения 30.01.2021).

2. Закирова, А.Ш. Биодеградируемые пленочные материалы. Часть 2. Биодеградируемые пленочные материалы на основе природных, искусственных и химически модифицированных полимеров / А.Ш. За-

кирова, З.А. Канарская, О.С. Михайлова,

C.В. Василенко // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - № 10 (17). - С. 114-119.

3. Кадырова, А.Т. Обзор современного рынка биоразлагаемых полимерных материалов / А.Т. Кадырова, Р.З. Хайруллин // Научный альманах. - 2017. - № 3-3 (29). - С. 394-397.

4. Подденежный, Е.Н. Прогресс в получении биоразлагаемых композиционных материалов на основе крахмала (обзор) / Е.Н. Подденежный, А.А. Бойко, А.А. Алексеенко,

H.Е. Дробышевская, О.В. Урецкая // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. - 2015. - № 2. - С. 31-41.

5. Агзамов, Р.З. Оценка биологического разрушения и способы деградации полимерных материалов на основе полиэтилена: дис. ... канд. техн. наук / Р.З. Агзамов, О.А. Легонько-ва, И.А. Дегтярева. - Казань, 2011. - 174 с.

6. Гаримова, Ф.Р. Исследование путей получения и свойств потенциальных биоразлагаемых полимеров на основе полиэтилена / Ф.Р. Гаримова, А.Х. Каримова // Вестник Казанского технологического универси-тета. - 2013. - № 3 (16). - С. 121-123.

7. Казанцев, В.Д. Исследование полиэтилена низкого давления с биоразлагаемой добавкой / В.Д. Казанцев, Л.Н. Терскова // Юный ученый. - 2015. - № 3. - С. 125-127.

8. Kirsh, I.A. Creation of biodegradable polymer materials exposing ultrasounds to their melts / I.A. Kirsh, O.V. Beznaeva, O.A. Bannikova, V.A. Romanova (Budaeva),

D.M. Zagrebina, I.S. Tveritnikova // Journal of Advanced Research in Dynamical & Control Systems. - 2019. - Vol. 11. - Special Issue 08. -P. 1944-1949.

9. Kirsh, I.A. Applying ultrasonic treatment to melts of polymer compositions under laboratory and experimental industrial conditions /

I.A. Kirsh, O.V. Beznaeva, O.A. Bannikova, M.I. Gubanova, I.S. Tveritnikova, V.A. Romanova, M.N. Novikov // Eurasian Chemical Communications. - 2020. - No. 2. - P. 1101-1109.

REFERENCES

1. Melitskova EA. Otkhody plastmass. Chto s nimi polimery delat'? [Waste plastics. What do polymers with them?] [Electronic resource]. - URL: http://www.recyclers.ru/ modu1es/section/item.php?itemid=92 (Date of treatment 01/30/2021).

2. Zakirova ASh. Biodegradiruemie plyonochnie materiali. Chast' 2. Biodegradiruemie plyonochnie materiali na osnove

prirodnikh, iskusstvennikh i khimicheski modifitsirovannikh materialov [Biodegradable film materials. Part 2. Biodegradable film materials based on natural, artificial and chemically modified polymers]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2014. No. 10 (17). P. 114-119.

3. Kadyrova AT. Obzor sovremennogo rinka biorazlagaemikh polimernikh materialov [Review of the modern market of biodegradable polymer materials]. Nauchniy al'manakh [Scientific Almanac]. 2017. No. 3-3 (29). P. 394-397.

4. Poddenezhniy EN. Progress v poluchenii biorazlagaemikh kompozitsionnikh materialov na osnove krakhmala (obzor) [Progress in obtaining biodegradable composite materials based on starch (review)]. Vestnik GGTU im. PO Sukhogo [Bulletin of PO Sukhoi GSTU]. 2015. No. 2. P. 31-41.

5. Agzamov RZ. Otsenka biologicheskogo razrusheniya i sposoby degradatsii polimernykh materialov na osnove polietilena: dis. ... kand. tekh. nauk [Assessment of biological degradation and methods of degradation of polymeric materials based on polyethylene; thesis of Candidate of Technical Sciences]. Kazan', 2011. 174 p.

6. Garimova FR. Issledovanie putey polu-cheniya i svoystv potentsial'nikh biorazlagaemikh polimerovna osnove polietilena [Investigation of ways of obtaining and properties of potential biodegradable polymers based on polyethylene]. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Universiteta [Bulletin of the Kazan Technological University]. 2013. No. 3 (16). P. 121-123.

7. Kazantsev VD. Issledovanie polietilena nizkogo davleniya s biorazlagaemoy dobavkoy [Study of low-pressure polyethylene with biodegradable additive]. Yuniy ucheniy [Young scientist]. 2015. No. 3. P. 125-127.

8. Kirsh IA, Beznaeva OV, Bannikova OA, Romanova VA (Budaeva), Zagrebina DM, Tveritnikova IS. Creation of biodegradable polymer materials exposing ultrasounds to their melts Journal of Advanced Research in Dynamical & Control Systems. 2019. Vol. 11. Special Issue 08. P. 1944-1949.

9. Kirsh IA, Beznaeva OV, Bannikova OA, Gubanova MI, Tveritnikova IS, Romanova VA, Novikov MN. Applying ultrasonic treatment to melts of polymer compositions under laboratory and experimental industrial conditions. Eurasian Chemical Communications. 2020. No. 2. P. 1101-1109.

Авторы

Балыхин Михаил Григорьевич, д-р экон. наук, Тверитникова Изабелла Сергеевна, аспирант, Кирш Ирина Анатольевна, д-р хим. наук, Банникова Ольга Анатольевна, канд. техн. наук, Безнаева Ольга Владимировна, канд. техн. наук, Губанова Марина Ивановна, канд. техн. наук, Филинская Юлия Александровна, канд. техн. наук, Кондратова Тамара Александровна, аспирант, Щетинин Михаил Павлович, д-р техн. наук, профессор Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11, iza-1995@bk.ru, mgupp@mgupp.ru, irshia@mgupp.ru, bannikovaoa@mgupp.ru, olgazaikina@mail.ru, gubanovami@mgupp.ru, flash_toma@mail.ru, a1inapetrova2008@yandex.ru, shchetininmihai1@mgupp.ru

Authors

Mikhail G. Balykhin, Doctor of Economic Sciences, Izabella S. Tveritnikova, graduate student, Irina A. Kirsh, Doctor of Chemical Sciences, Olga А. Bannikova, Candidate of Technical Sciences, Olga V. Beznaeva, Candidate of Technical Sciences, Marina I. Gubanova, Candidate of Technical Sciences, Yulia A. Filinskaya, Candidate of Technical Sciences, Tamara A. Kondratova, graduate student, Mikhail P. Schetinin, Doctor of Technical Sciences

Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe highway, Moscow, 125080,

iza-1995@bk.ru, iza-1995@bk.ru, mgupp@mgupp.ru, irshia@mgupp.ru, bannikovaoa@mgupp.ru, olgazaikina@mail.ru, gubanovami@mgupp.ru, flash_toma@mail.ru, alinapetrova2008@yandex.ru, shchetininmihail@mgupp.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.