CC BY
83Вестник магистратуры. 2019. № 2-2(89)
ISSN 2223-4047
УДК 62
М.Ю. Сырцова, М.Г. Максимова
ПОЛИЛАКТИД - КАК ОСНОВА РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ
Данная статья посвящена новейшим технологиям по использованию биоразлагаемых полимеров, содержащих в своем составе полилактид, мономером которого является молочная кислота, а также их применение в жизни человека.
Ключевые слова: полилактид, РЬЛ, биоразлагаемые полимеры, биоде-градируемые полимеры, полимолочная кислота, мономер.
Биоразлагаемые полимеры (биополимеры) - это композитные полимерные материалы, которые способны распадаться под действием различных факторов (микробиологические и природные).
Успех в изучении биодеградируемых полимеров произошел в 1973 году во время нефтяного кризиса в США. Биопластики впервые были представлены в 1980 годы. Резкий скачок цен на углеводороды, а также на данный момент обвал цен, привели к конкурентоспособности биологического сырья для производства пластиков. Важными задачами в настоящее время являются разработка и совершенствование технологий производства биополимеров.
Рис. 1. Схема получения полилактида из растительного сырья
Полилактид (РЬЛ) представляет собой биоразлагаемый полимер из класса алифатических полиэфиров, который является альтернативой полимеров, полученных из нефтепродуктов. В последнее время активно используют полилактид как перспективный биоразлагаемый полимер, обладающий такими свойствами как нетоксичность и недолговечность. Существует 2 способа получения полимолочной кислоты: синтетический способ и ферментативное брожение глюкозы и картофеля (рис. 1). Последний обладает существенным преимуществом - способность переработки всеми способами, которые используются для термоэластопластов. К ним относятся: экструкция, каландрование, литье под давлением, прессование, вальцевание.
© Сырцова М.Ю., Максимова М.Г.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2019. № 2-2(89)
Новый метод разработали российские ученые из Томска по получению биополимера, используемого в медицинской практике, в основе которого получен мономер полимолочной кислоты. Основной продукт отличается от других тем, что полилактид можно вводить в организм человека без вреда. Создание данного метода дает возможность использования в качестве материала для 3D печати. Например, активно применяются такие биополимеры в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. То есть всего за несколько минут врачи могут напечатать на таком принтере необходимые фрагменты любой сложности конфигурации. Полученное высокомолекулярное соединение биоразлагаемо, поэтому в больницах не возникает необходимости проводить повторные операции по извлечению имплантов.
Таким образом, в течение шести месяцев биополимерный имплант разлагается и формируется костная ткань. Преимуществами созданного универсального метода в Томске являются снижение травматич-ности хирургических вмешательств, исключение возможности возникновений различных осложнений, но и сокращение затрат на услуги [1].
Разработка новых упаковочных полимерных биоразлагаемых природных и композиционных материалов, а также использование на стадии их производства функциональных добавок в виде стоп-концентратов, являются перспективными способами снижения количества полимерных отходов и улучшения экологической ситуации. Так, например, наибольшей популярностью обладают PLA - пластики из глицерина, изготавливаемые также из полимолочной кислоты и служащие побочным продуктом в производстве биодизеля. Ученые прогнозируют, что к 2020 году увеличится спрос на биопластик и будет служить как экологическая альтернатива привычным полимерам.
Суть данной разработки состоит в ферментативном преобразовании глицерина в дигидроксиацетон, а после обработки - в полимолочную кислоту, при помощи гетерогенного катализатора. Новая методика производства биополимера существенно снижает отходы от производства. Глицерин относится к биотопливу 1 -го поколения и содержит примеси золы и этанола, поэтому не применим в фармацевтической и химической промышленности [2].
В пригороде Эрлангена в Фраунгоферском институте разработан проект «Eclipce», который подразумевает создание двух новый видов пленки без использования минерального сырья. То есть производство биополимерного материала из полимолочной кислоты (полилактида), получаемой из специальных водорослей. Хорошее качество и оптимизированные свойства нового разработанного полимера формируются вследствие наполнителей из хитина и других отходов рыбного хозяйства, миндальной скорлупы и даже кожуры бананов с особыми волокнами специального наноразмера. Иными словами, производится био -нанопластиковый композит, который используется для изготовления и переработки современных биопластиковых пленок. Именно такие пленки подходят для хранения продуктов без вреда для здоровья человека и окружающей среды [3].
Таким образом, не весь сегмент рынка заполнен пластмассовыми материалами. Конечно же пока по ценовой причине полимеры, сделанные из природного сырья, уступают традиционным пластикам. Ученые прогнозируют резкую конкурентоспособность к 2020 году. Поэтому на сегодняшний день видна работа научных центров многих стран, которые занимаются разработками новых более дешевых технологий по получению биопластиков.
Библиографический список
1.Торопков Н.Е., Петровская Т.С. Применение в ЗД-печати биокомпозитов на основе гидроксиапатита и полилактида // VII Международная конференция "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов" Сборник материалов. 2017, - 662 с.
2.«ПК НЭП» - Тара и упаковочные материалы / Биопластик из глицерина как экологичная альтернатива привычным полимерам [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://meshki.ru/articles/bioplastik-iz-glicerina-kak-ekologichnaya-alternativa-privichnim-polimeram. 311 .html
3.Unipack.ru - Отраслевой портал / Институт Фраунгофера разрабатывает биопластик из водорослей [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://news.unipack.ru/56403/
СЫРЦОВА МАРИНА ЮРЬЕВНА - бакалавр направления подготовки "Химия", Рязанский государственный университет имени С.А.Есенина, Россия.
МАКСИМОВА МАРИНА ГЕННАДЬЕВНА - кандидат химических наук, доцент кафедры химии, Рязанский государственный университет имени С.А.Есенина, Россия.
