ВВЕДЕНИЕ 5
1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Проблема загрязнения окружающей среды синтетическим пластиком 7
1.2. Биоразлагаемые упаковочные материалы 9
1.3. Свойства полигидроксиалканоатов и их применение в упаковке 12
1.4. Свойства пластификаторов и их функции 15
1.4.1. Применение пластификаторов для улучшения свойств полигидроксиалканоатов 16
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 19
2. 1. Материалы исследования 19
2.2. Получение полимерных пленок 19
2.3. Исследование свойств полимерных пленок 20
2.3.1. Исследование свойств поверхности20
2.3.2. Исследование физико-механических свойств 21
2.4. Исследование деградации пленок с добавлением триэтилцитрата в почве 21
2.4.1. Микробиологический анализ образцов почв. Выявление
микроорганизмов-деструкторов ПГА 23
2.4.2. Статистическая обработка данных 24
3. РЕЗУЛБТАТЫ 26
3.1. Характеристика полученных пленок из поли-3-гидроксибутирата с
добавлением триэтилцитрата 26
3.2. Исследование свойств полимерных пленок 27
3.2.1. Исследование свойств поверхности27
3.2.2. Исследование физико-механических свойств образцов пленок 29
3.3. Исследование деградации пленок с добавлением триэтилцитрата в почве
32
3.4. Микробиологический анализ образцов почв и смывов с пленок 34
3.4.1. Количественный анализ эколого-трофических групп микроорганизмов в исследуемых образцах 34
3.4.2. Выявление микроорганизмов-деструкторов ПГА 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43
Синтетический пластик является основным материалом для изготовления упаковки. Он практичный, долговечный, недорогой, обладает стабильными физико-механическими свойствами. Однако его массовое использование и привело к одной из глобальных проблем человечества - загрязнению окружающей среды. Эффективность методов утилизации и сокращения и использования пластиковой упаковки значительно ниже, чем масштабы производства, поэтому сейчас идет поиск путей решения проблемы. Одним из главных направлений является разработка биоразлагаемых материалов, которые будут иметь все необходимые свойства и самое главное будут разрушаться в окружающей среде.
В качестве биоразлагаемых материалов используют такие как: крахмал, целлюлоза, глютен, поликапролактон, полилактат, полигидроксиалканоаты (ПГА) и другие. ПГА являются одними из наиболее перспективных материалов, подходящих для замены синтетических пластмасс. ПГА - это нормальные термопластичные алифатические полиэфиры микробного происхождения. Они обладают следующими свойствами: биоразлагаемость, гидрофобность, нетоксичность, непроницаемость для газов и / или воды [20]. Наиболее изученным представителем класса ПГА является поли-3- гидроксибутират (П3ГБ).
П3ГБ является полностью биоразлагаемым, биосовместимым, сильно гидрофобным термопластичным материалом, содержащим около 80% кристаллической фракции [8]. П3ГБ применяют в медицине (микрочастицы, имплантаты), промышленности (разлагающийся пластик) и сельском хозяйстве. Тем не менее, коммерческие продукты на его основе практически отсутствуют, что связано с его высокой стоимостью и хрупкостью по сравнению с синтетическими аналогами. Однако эти недостатки могут быть преодолены с помощью внутренней или внешней пластификации полимера. Использование пластификаторов - это самый простой и дешевый способ моделировать физические и механические свойства биополимеров для конкретных применений [28].
Цель настоящей работы - исследование влияние пластификатора - триэтилцитрата на свойства наливных пленок из поли-3-гидроксибутирата.
Поставлены следующие задачи:
1. Растворными технологиями получить серию композитных пленок из поли-3-гидроксибутирата с добавлением пластификатора - триэтилцитрата (5, 10, 15, 20, 30%). Исследовать поверхностные и физико-механические свойства пленок;
2. Исследовать биодеградацию полученных пластифицированных пленок в почве;
3. Провести микробиологический анализ образцов пленок и почвы, и определить численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов. Выявить микроорганизмов - деструкторов ПГА.
На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:
1. Получены и исследованы образцы композитных пленок П3ГБ с добавлением триэтилцитрата 5, 10, 15, 20, 30 %.
2. Установлено, что краевой угол смачивания поверхности пленок водой зависит от концентрации пластификатора. При включении триэтилцетрата 5 и 10 % краевой угол смачивания снижается на 7,10 и 3,8О , то есть гидрофильные свойства пленок увеличиваются. Однако включение триэтилцитрата от 15 до 30 % приводит к повышению гидрофобных свойств пленок (увеличение краевого угла смачивания на 6,60 ).
3. Физико-механические свойства пленок показали, что увеличение концентрации триэтилцитрата приводит к снижению модуля Юнга в 4 раза, предела прочности в 2 раза, но к увеличению удлинения при разрыве в 7 раз (от 1,92±0,942% до 13,44±1,123%).
4. Исследование деградации пленок в почве показало равномерное разрушение образцов в течение экспозиции. Существенного влияния триэтилцитрата на скорость деградации образцов не установлено.
5. Микробиологический анализ образцов пленок и почвы показал увеличение бактерий копиотрофов, прототрофов, азотфиксаторов в процессе биодеструкции, а также снижение численности бактерий - деструкторов ПГА с увеличением пластификатора в композите в 1,9 раз.
