Биоразлагаемые полимеры отличаются от всех других полимеров, тем, что могут довольно быстро разлагаться под влиянием химических, биологических или физических воздействий. Биоразлагаемость — это способность материла подвергаться разложению на углекислый газ, метан, воду, неорганические компаунды или биомассы, при котором преобладающим механизмом является энзимное действие микроорганизмов.
Биоразлагаемые пластики делятся на две группы:
1. Оксо-разлагаемые — это ПЭ с добавками солей переходных металлов.
2. Биоразлагаемые пластики — изготовлены из крахмала, полилактида.
Биоразлагаемые пластики, изготовленные с применением биоразлагаемой добавки d2w, относят к классу оксо-биоразлагаемых, так как их разрушение происходит в два этапа: окисление и биоразложение. За последние годы появились фирмы, предлагающие биоразлагаемые гранулированные добавки. Среди них выделяют добавки, представляющие собой соединения, содержащие ионы металлов в форме карбоксилатов.
Механизм действия добавки d2w:полиолефины, которые подверглись окислительной деструкции, представляют собой молекулы с уменьшенной молекулярной массой и гидрофильными поверхностями. Присутствующие в добавке соли переходных металлов (кобальта, железа, марганца, меди) создают свободные радикалы, которые ведут к появлению гидро и пероксидов в форме альдегидов, кетонов, эфиров, спиртов, карбоновых кислот. Именно эти продукты подвергаются биоразложению. Сокращение размеров молекул позволяет кислороду связываться с углеродом с образованием CO2. Пластмассовые изделия становятся хрупкими и разрушаются на мелкие хлопья. Процесс окисления может идти быстрее в присутствии света, тепла и механических воздействий. Полимер считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в воде или почве за шесть месяцев. [1, с.110]
При оксо-биоразложении выделяется не метан, а углекислый газ, что не так сильно сказывается на прогрессировании «парникового эффекта». Ввод добавки составляет 1 %. Добавка абсолютна безвредна, имеются все необходимые сертификаты качества, как РФ, так и международные.
Основная цель исследования — выяснить влияние факторов окружающей среды на физико — механические характеристики упаковочных материалов. Испытания материалов на стойкость к проколу и разрыву проводились каждые две недели. В период с февраля 2014г. по сентябрь 2014г. В таблицах 1 и 2 представлены результаты: исходные механические характеристики (февраль 2014г.); промежуточные результаты (апрель 2014г.); итоговые результаты (сентябрь 2014.г.). Определение стойкости к проколу и разрыву проводили в соответствии с ГОСТ12.4.118-82. и ГОСТ 14236-81.
В ходе исследовательской работы, испытаниям были подвергнуты шесть образцов, которые были помещены в климатическую камеру, влажность — 90 % и температура 40 градусов, и в почву при комнатной температуре. Ниже представлено описание испытуемых образцов с указанием производителя и периодом разложения заявленным на упаковке.
Образец № 1 (биопакеты для продуктов, 27х37 см): производитель ООО "ПК УФА ПАК" Башкортостан, изготовлен из полиэтилена низкого давления с добавлением оксо -добавки d2w. Заявленный на этикетке срок разложения 1,5-2 года под действием кислорода, воды и света.
Образец № 2 (биопакеты для мусора,30х30 см): производитель ООО "ПК УФА ПАК" Башкортостан, изготовлен из полиэтилена низкого давления с добавлением оксо -добавки d2w. Заявленный на этикетке срок разложения 1,5-2 года под действием кислорода, воды и света.
Образец № 3(пакеты для мусора, особо прочные): производитель ООО "Грифон", г. Новосибирск. Период разложения заявленный на упаковке 3 года.
Образец № 4 (пакеты для замораживания, биоразлагаемые): производитель ООО "Грифон", г. Новосибирск. Период разложения на упаковке не указан. Изготовлен из полиэтилена низкого давления с добавлением оксо -добавки d2w.
Образец № 5 (пакеты для продуктов из магазина МЕТРО): изготовитель г. Серпухов. Период разложения 8месяцев — 1,5 года. Изготовлен из полиэтилена низкого давления с добавлением оксо -добавки d2w.
Образец № 6(биопакеты с затяжками, 51х53 см) : изготовитель ООО "КПД" Украина, г. Днепропетровский район, пгт. Юбилейный. На упаковке указано, что пакеты изготовлены по инновационной технологи, гарантированный срок распада 3года, на экологически безопасные составляющие: вода, углекислый газ, гумус. . Изготовлены из полиэтилена низкого давления с добавлением оксо -добавки d2w.
Таблица 1
Результаты испытаний образцов находившихся в почве
|
|
Толщина Образца, мкм |
Усилие прокола Н. февраль 2014г. |
Усилие Разрыва продольное направление Н февраль 2014 г. |
Усилие разрыва поперечное направление Н. февраль 2014 г. |
Усилие прокола Н. апрель 2014г. |
Усилие Разрыва Н. продольное направление апрель 2014 г. |
Усилие разрыва Н Поперечное направление апрель 2014г. |
Усилие прокола Н. сентябрь 2014г. |
Усилие Разрыва Н продольное направление сентябрь 2014 г. |
Усилие Разрыва Н поперечное направление сентябрь 2014 г. |
|
1 |
0,12 |
0,12 |
1,722 |
0,92 |
0,12 |
1,698 |
0,90 |
0,1 |
1,410 |
0,72 |
|
2 |
0,10 |
0.2 |
1,662 |
1,182 |
0,2 |
1,589 |
1,011 |
0,15 |
1,356 |
0,97 |
|
3 |
0,15 |
0,32 |
4,324 |
1.968 |
0,25 |
2,762 |
1,734 |
0,2 |
2,244 |
0,888 |
|
4 |
0,12 |
0,5 |
12.22 |
4,378 |
0,45 |
12,05 |
3,195 |
0,25 |
5,396 |
1,680 |
|
5 |
0,18 |
0,5 |
7,589 |
7,088 |
0,25 |
4,734 |
2.166 |
0,1 |
2,488 |
1.460 |
|
6 |
0,11 |
0,6 |
5,55 |
3,556 |
0,25 |
3,64 |
2, 54 |
0,1 |
2,098 |
1,020 |
Таблица 2
Результаты испытаний образцов находившихся в климатически камере
|
|
Толщина образца, мкм |
Усилие прокола Н. февраль 2014 г. |
Усилие разрыва продольное направление Н февраль 2014 г. |
Усилие разрыва поперечное направление Н февраль 2014 г. |
Усилие прокола Н. апрель 2014 г. |
Усилие разрыва Н продольное направление апрель 2014 г. |
Усилие разрыва Н поперечное направление апрель 2014 г. |
Усилие прокола Н. сентябрь 2014г. |
Усилие разрыва Н продольное направление сентябрь 2014 г. |
Усилие разрыва Н поперечное направление сентябрь 2014 г. |
|
1 |
0,12 |
0,12 |
1,722 |
0,92 |
0,11 |
1,567 |
0,836 |
0,09 |
1,015 |
0,689 |
|
2 |
0,10 |
0.2 |
1.662 |
1,1182 |
0,2 |
1,546 |
1,019 |
0,15 |
1,382 |
0,510 |
|
3 |
0,15 |
0,32 |
4,324 |
1,968 |
0,30 |
4,198 |
1,784 |
0,2 |
2.168 |
0,771 |
|
4 |
0,12 |
0,5 |
12,22 |
4,378 |
0.45 |
9,21 |
3,04 |
0,3 |
4,012 |
1,11 |
|
5 |
0,18 |
0,5 |
7,589 |
7,088 |
0,47 |
5.64 |
2,954 |
0,25 |
1,906 |
1,406 |
|
6 |
0,11 |
0,6 |
5,55 |
3,556 |
0,4 |
3,774 |
2.61 |
0,1 |
2,248 |
1,47 |
Для наглядности на рисунках 1,2,3,4,5 и 6 представлены результаты изменений механических показателей в графической форме.
Рис. 1. Результаты испытаний образцов находившихся в почве, усилие прокола
Рис. 2. Результаты испытаний образцов находившихся в климатической камере, усилие прокола
Рис. 3. Результаты испытаний образцов находившихся в почве, усилие разрыва продольное направление
Рис. 4. Результаты испытаний образцов находившихся в климатической камере, усилие разрыва в продольном направлении
Рис. 5. Результаты испытаний образцов находившихся в почве, усилие разрыва в поперечном направлении
Рис. 6. Результаты испытаний образцов находившихся в климатической камере, усилие разрыва в поперечном направлении
Анализируя результаты исследования, можно сделать выводы о разложении материалов. Длительность испытаний составляет восемь месяцев. За это время произошло значительное снижение физико-механических характеристик упаковочных материалов. У некоторых образцов снижение физико-механические характеристик составило 70-80 %. Меньше всего подверглись разложению образцы под номерами 1 и 2, причём как в почве, так и в климатической камере, изменение физико-механические характеристик составило от 18 до 41,06 %. Снижение механических показателей образцов, находящиеся в климатической камере, происходит несколько быстрее, чем образцов находящихся в почве. Испытания будут проводиться до полного разложения материалов.
Литература:
1. Исследование факторов влияния окружающей среды на механические свойства биоразлагаемых полимеров [Текст]: доклад: 110 / Десятая Санкт- Петербургская конференция молодых ученых с международным участием; Ершова О.В. Шайбакова Ю.А, Пономарев А.П. -СПб, 2013 — 116 с.
