Получение и исследование биоразлагаемых полимерных пленок на основе сополимера поли(З-гидроксибутирата-со-З-гидроксивалерата) и трибутил-о-ацетилцитрата
Одной из основных экологических проблем современности является избавление от накопления полимерных отходов. По данным ООН ежегодно человечество производит 300 млн тонн пластиковых отходов, большинство из которых являются небиоразлагаемыми и неперерабатываемыми пластиками. Такие пластики распространяются в окружающей среде, попадая в реки и океаны, и лишь около 9% подвергается утилизации. Грамотную утилизацию пластиковых отходов затрудняется загрязнение упаковки пищевыми отходами и наличие сложных химических добавок в составе пластиков.
Данная проблема имеет целый ряд решений, однако, наиболее прогрессивным является разработка биоразлагаемых полимеров со свойствами, аналогичными свойствам широко распространенных полимеров на основе продуктов нефтедобычи.
В настоящее время изучено большое количество биополимеров различного происхождения: от полимерных молекул сахаров (крахмал, целлюлоза) до синтезируемой в лабораторных условиях полимолочной кислоты (полилактат). Несмотря на то, что они имеют биологическое происхождение и удовлетворяют условию биоразлагаемости, только некоторые из известных полимеров обладают хорошими барьерными и механическими свойствами.
В данном исследовании были использованы биополимеры, синтезируемые бактериальными клетками - полигидроксиалканоаты. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами, практически не уступающими свойствам синтетических углеводородных полимеров: барьерные свойства, гибкость, пластичность. В дополнение к указанному, в естественных условиях полигидроксиалканоаты подвергаются полному разложению за определенный промежуток времени, зависящий от состава полимера.
Среди наиболее распространенных представителей семейства полигидроксиалканоатов сополимер 3-гидроскибутирата с 3- гидроксивалератом обладает меньшей кристалличностью, что обеспечивает его пластичность. Однако данный биополимер обладает недостатками - малое удлинение при разрыве и хрупкость, что может быть устранено при пластификации.
Цель работы - исследовать влияние различных концентраций трибутил-о- ацетилцитрата на свойства полимерных пленок на основе П3ГБ-со-3ГВ.
В ходе исследования были поставлены следующие задачи:
• получить полимерные пленки на основе ПЗГБ-со-ЗГВ с включением различных концентраций трибутил-о-ацетилцитрата наливным методом;
• исследовать свойства поверхности и физико-механические свойства полученных образцов полимерных пленок;
• исследовать образцы полимерных пленок на способность к биоразложению в условиях почвы; провести микробиологический анализ поверхности образцов пленок и почвы.
В результате исследования был изучен ряд литературных источников, содержащих информацию о биополимерах (в том числе полигидроксиалканоатах) и характерных им свойствах. На основе изученной литературы был проведен ряд экспериментов, в результате которых была изучена методика получения наливных полимерных пленок, работы с лабораторным оборудованием для получения данных о характере свойств полимерных пленок. Был изучен следующий спектр свойств сополимера П3ГБ- 3ГВ: поверхностные свойства в виде краевого угла смачивания водой; физико-механические свойства на разрыв - модуль Юнга при растяжении, предел прочности и удлинение при разрыве. Полученные данные были структурированы, проанализированы и представлены в данной работе.
Среди свойств полимерных пленок на основе поли(3-гидроксибутирата-3- гидроксивалерата) с добавлением трибутилацетилцитрата в концентрациях 5¬30% от массы полимера была изучена способность образцов разрушаться под действием микроорганизмов в лабораторных условиях во влажной почве.
По результатам исследования, целью которого являлось исследовать влияние трибутил-о-ацетилцитрата на свойства полимерных пленок на основе сополимера П3ГБ-СО-3ГВ, было установлено, что введение трибутил-о- ацетилцитрата в качестве пластификатора способствовало изменению свойств исходного сополимера.
