Биоразлагаемые полимерные материалы и модифицирующие добавки: современное состояние. Часть III

Биоразлагаемые полимерные материалы и модифицирующие добавки: современное состояние. Часть III

Автор: Мазитова Алия Карамовна, Аминова Гулия Карамовна, Буйлова Евгения Андреевна, Зарипов Ильназ Ильгизович, Вихарева Ирина Николаевна

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Разработка новых полимерных материалов

Статья в выпуске: 2 т.13, 2021 года.

Бесплатный доступ

Один из самых востребованных материалов на планете - пластик, отличные эксплуатационные характеристики которого способствуют накоплению значительного количества отходов на его основе. В связи с этим в научных кругах сформировался новый подход к разработке данных материалов: получение полимерных композитов с постоянными эксплуатационными характеристиками в течение определенного срока и способных затем к деструкции под действием факторов окружающей среды. Анализ современного состояния отрасли полимерных материалов показывает, что наиболее актуальным остается применение таких классических полимеров, как полиолефины и поливинилхлорид. В первую очередь оптимальным решением данной проблемы в связи с отсутствием подходящей замены традиционным полимерам является разработка композитов на их основе с привлечением биоразлагающих аддитивов. В таком случае решается комплекс проблем, связанных с утилизацией отходов: значительно сокращается период разложения утилизируемых отходов, сокращаются территории, необходимые для пластиковых отходов. В работе изложены предпосылки возникновения и дальнейшего развития области биоразлагаемых полимеров. Приведены основные количественные характеристики производственных мощностей выпускаемых биопластиков по типам, регионам и отраслям применения. Представлены современные способы снижения и регламентации времени деградации полимерных материалов. Перечислены основные мировые и отечественные производители биоразлагаемых полимеров и выпускаемая ими продукция, а также список основных производителей биоразлагающих добавок для полимерных материалов. Перечислены современные виды биопластиков на основе возобновляемого сырья, композитов с их применением, а также модифицированных материалов из природных и синтетических полимеров. Описаны основные методы определения биоразлагаемости существующих биопластиков.

Еще

Биодеградация, биоразлагаемые добавки, нефтехимическое сырье, полимеры, пластификаторы, растительные источники

Короткий адрес: https://sciup.org/142226605

IDR: 142226605   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-2-73-78

Список литературы Биоразлагаемые полимерные материалы и модифицирующие добавки: современное состояние. Часть III

  • Yu L., Dean K., Li L. Polymer blends and composites from renewable resources.Progress in Polymer Science. 2006; 3: 576–602.
  • Клинков А.С. и др. Утилизация полимерной тары и упаковки. – Тамбов: ТГТУ, 2008. – 64 с.
  • Jiménez A., Fabra M.J., Talens P. et al. Edible and Biodegradable Starch membranes: A Review.Food Bioprocess Technol. 2012; 5: 2058– 2076. Available from: doi: 10.1007/s11947-012-0835-4.
  • Легонькова О.А. Упаковочные материалы из биоразлагаемых материалов на основе полилактида и крахмала // Пищевая промышленность. – 2009. – № 6. – С. 12–13.
  • Рыбкина С.П. Биоразлагаемые упаковочные материалы на основе полисахаридов (крахмала) // Пластические массы. – 2012. – № 2. – С. 61–64.
  • Arifa S., Arifa T., Adeel M., Amtul Bari T. Abdullah Y., Pugazhendhi A. A review on environmental significance carbon foot prints of starch based bio-plastic: A substitute of conventional plastics.Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020; 2. Available from: doi: 10.1016/j. bcab.2020.101540.
  • Ермолович О.А. Влияние добавок компатибилизатора на технологические и эксплуатационные характеристики биоразлагаемых материалов на основе крахмалонаполненного полиэтилена // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т. 79, № 9. – С. 1542–1547.
  • Винидиктова Н.С. и др. Экологически безопасные ориентированные пленки на основе полипропилена // Материалы. Технологии. Инструменты. – 2008. – Т. 13, № 4. – С. 14–19.
  • Dauenhauer P., Krumm C., Pfaendtner J. Millisecond Pulsed Films Unify the Mechanisms of Cellulose Fragmentation. Chemistry of Materials: journal. 2016; 28(1): 0001. Available from: doi: 10.1021/acs.chemmater.6b00580.
  • Гараева М.Р. , Готлиб Е.М., Никитина Н.Н., Косточко А.В. Влияние пластификаторов на кристаллическую структуру ацетатов целлюлозы // Пластические массы. – 2007. – № 3. – С. 50–52.
  • Роговин З.А., Гальбрайх Л.С. Химические превращения и модификация целлюлозы. – М.: Химия, 1979. – 208 с.
  • Belokurova A.P. Diffusion and dissolution of water vapor in plasticized cellulose acetates. Plastic mass. 2007; 8: 24–26.
  • Белокурова А.П. и др. Диффузия и растворение паров воды в пластифицированных ацетатах целлюлозы // Пластические массы. – 2007. – № 8. – С. 24–26.
  • Varlamov V.P., Ilyina A.V., Shagdarova B.T., Lunkov A.P., Mysyakina I.S. Chitin / chitosan and it’s derivatives: fundamental and applied aspects.Advances in biological chemistry. 2020; 60: 317–368.
  • Shamshina J.L., Kelly A., Oldham T. et al. Agricultural uses of chitin polymers. Environ Chem Lett. 2020; 18: 53–60. Available from: doi: 10.1007/s10311-019-00934-5.
  • Barikani M., Oliaei E., Seddiqi H., Honarkar H. Preparation and application of chitin and its derivatives: a review. Iran Polym J. 2014; 23: 307–326. Available from: doi: 10.1007/s13726-014-0225-z.
  • Cho Y.I., No H.K., Meyers S.P. Physico-chemical characteristics and functional properties of various commercial chitin and chitosan products. J. Agric Food Chem. 1998; 46: 3839–3843. Available from: doi: 10.1021/jf971047f.
  • Klemm D. Cellulose. In: Biopolymers. Polysaccharides II: polysaccharides from eukaryotes. Weinheim:Wiley-VCH; 2005. 275–287 p.
  • Leuba J.L., Stossel P. Chitosan and other polyamines: antifungal activity and interaction with biological membranes. In: Muzzarelli R., Jeuniaux C., Gooday G.W. (eds) Chitin in nature and technology. Springer: Boston; 1986. 215–222 р.
  • Danilevsky A.Ya. Biological and chemical reports on protein substances (materials for their chemical constitution and biogenesis). Physiological collection. 1988; 1: 289.
  • Pain R.H. Mechanisms of Protein Folding. 2nd Edition, New York: Oxford University Press; 2000.
  • Rabotyagova O.S., Cebe P., Kaplan D. Protein-Based Block Copolymers. Biomacromolecules. 2011; 269–289. Available from: doi: 10.1021/ bm100928x.
  • Antipov E.M. et al. Highly oriented fibers of biodegradable polyhydroxyalkanoates.Ecology and Industry of Russia. 2010; 5: 30–36.
  • Andreeva T.I. et al. Isolation and purification of biodegradable polyhydroxybutyrate for medical products.Ecology and Industry of Russia. 2010; 5: 72–77.
  • Hatti-Kaul R., Nilsson L., Zhang B., Rehnberg N., Lundmark S. Designing Biobased Recyclable Polymers for Plastics.Trends in biotechnology. 2020; 38(1): 50–67. Available from: doi: 10.1016/j.tibtech.2019.04.011.
  • Koller M. Switching from petro-plastics to microbial polyhydroxyalkanoates (PHA): the biotechnological escape route of choice out of the plastic predicament? The EuroBiotech Journal. 2019; 3(1): 32–44. Available from: doi: 10.2478/ebtj-2019-0004.
  • Vu D.H., Akesson D., Taherzadeh M.J., Ferreira J.A. Recycling strategies for polyhydroxyalkanoate-based waste materials: An overview. Bioresource Technology.2020; 298. Available from: doi: 10.1016/j.biortech.2019.122393.
  • Encyclopedia of Polymer Sceince and Technology. John Wiley & Sons, Inc., 2005.
  • Chen G. Plastics derived from biological sources: Present and future: P technical and environmental review.Chemical Reviews. 2012; 112(4): 2082–2099. Available from: doi: 10.1021/cr200162d.
  • Mishra S.B., Mishra A.K., Kaushik N.K., Khan M.A. Study of performance properties of lignin-based polyblends with polyvinyl chloride. Journal of Materials Processing Technology. 2007; 183(2-3): 273–276. Available from: doi: 10.1016/j.jmatprotec.2006.10.016.
  • Olekhnovich R.O., Sitnikova V.E., Chereneva S.V., Volkova K.V. Belukhichev E.V. Study of the kinetics of thermal degradation of polymer composites based on polyvinylchloride film and biopolymer filler. In: International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM, Sofia, 2018; 18(4.1). Available from: doi: 10.5593/sgem2018/4.1/S17.084.
  • Piergiovanni L., Limbo S. Plastic Packaging Materials.In: Food Packaging Materials. Springer Briefs in Molecular Science. Springer, Cham. 2020. Available from: doi: 10.1007/978-3-319-24732-8_5.
  • Лирова Б.И. и др. Влияние природы пластификаторов на свойства пленочного материала на основе ВВХ // Прикладная химия. – 2007. – Т. 77, № 10. – С. 1707–1713.
  • Лирова Б.И. и др. Изучение процесса миграции из пластифицированных композиций на основе ПВХ // Прикладная химия. – 2006. – Т. 79, № 6. – С. 1017–1027.
  • Вихарева И.Н., Буйлова Е.А., Гатиятуллина Д.Р., Арсланов В.Р., Гилемьянов Д.А., Мазитова А.К. Синтез и свойства сложных эфиров адипиновой кислоты // Башхимжурнал. – 2019. – Т. 26, № 2. – С. 33–36.
  • Мазитова А.К., Вихарева И.Н., Аминова Г.К., Савичева Ю.Н., Гареева Н.Б., Шайхуллин И.Р. Влияние нанодобавок при получении экологичных полиэфирных пластификаторов // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 1. – С. 21–26. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-1-21-26.
  • Мазитова А.К., Вихарева И.Н., Маскова А.Р., Гареева Н.Б., Шайхуллин И.Р. Влияние добавок на биодеградацию ПВХматериалов // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Том 12, № 2. – С. 94–99. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-2-94-99.
  • Mazitova A.K., Vikhareva I.N., Aminova G.K., Savicheva Yu.N. Application of Zinc Oxide to Obtain and Modify Properties of Adipate Plasticizer of Polyvinyl Chloride.Polymers. 2020; 12(8): 1728.
  • Berruezo M., Ludueña L.N., Rodriguez E., Alvarez V.A. Preparation and characterization of polystyrene / starch blends for packaging applications.Journal of plastic films and sheeting. 2015; 30(2): 141–161.
  • Pushpadass H.A., Weber R.W., Dumais J.J. Biodegradation characteristics of starch – polystyrene loose-fill foams in a composting medium. Bioresource technology. 2010; 101(19): 7258–7264.
  • Utracki L.A., Shi G.Z., Rodrigue D., Gonzalez-Núñez R. Compounding Polymer Blends, Polymer Blends Handbook. 2014. p. 919–1028. Available from: doi: 10.1007/978-94-007-6064-6.
  • Favis B.D. Polymer alloys and blends: Recent advances.The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2009; 619–625. Available from: doi: 10.1002/cjce.5450690303.
  • Okamoto M., Inoue T. Reactive processing of polymer blends: Analysis of the change in morphological and interfacial parameters with processing. Polymer Engineering & Science. 2004; 175–182. Available from: doi: 10.1002/pen.760330308.
  • Inoue T. Morphology of Polymer Blends, Polymer Blends Handbook. 2003. p. 547–576. Available from: doi: 10.1007/0-306-48244-4.
  • Brown S.B. Reactive Compatibilization of Polymer Blends, Polymer Blends Handbook. 2003. p. 339–415. Available from: doi: 10.1007/0-30648244-4.
  • Wang R., Wang W. Synergistic effect of dual rubber system in toughening styrene maleic anhydride copolymers.Journal of Applied Polymer Science. 2003; 2260–2267. Available from: doi: 10.1002/app.12896.
  • Yang Li-Ying, Bigio D., Smith T.G., Melt blending of linear low-density polyethylene and polystyrene in a Haake internal mixer. II. Morphology-processing relationships. Journal of Applied Polymer Science. 2003; 129–141. Available from: doi: 10.1002/app.1995.070580114.
  • Maharanaa T., Mohantyb B., Negi Y.S. Melt-solid polycondensation of lactic acid and its biodegradability // Progress in Polymer Science. 2008, V. 34: 99–124 p.
  • Garlotta D. A literature review of poly (lactic acid). J. Polym Environ. 2001: 63–84.
  • Kamluk A.N., Likhamanau A.O. Experimental determination of the rational geometrical parameters of the sprinkler frame arms and deflector on the expansion rate and stability of foam. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series. 2019; 64(1): 60–68. Available from: doi: 10.29235/1561-8358-2019-64-1-60-68.
  • Белов Д. Биоразлагаемый полимер полилактид // Наука и инновации. – 2013. – № 9. – С. 21–23.
  • Фомин В.А. Состояние и направления развития работ по получению биоразлагаемых полимеров из молочной кислоты // Пластические массы. – 2012. – № 3. – С. 56–64.
  • Ayyoob M., Lee S., Kim Y.J. Well-defined high molecular weight polyglycolide-b-poly (L-) lactide-b-polyglycolide triblock copolymers: synthesis, characterization and microstructural analysis. J. Polym Res. 2020; 27: 109. Available from: doi: 10.1007/s10965-019-2001-4.
  • Cameron R.E., Kamvari M. A Synthetic bioresorbable polymers. In: Durability and reliability of medical polymer. Woodhead Publishing; 2020. p. 96–118.
  • Dobrzynski P., Kasperczyk J., Janeczek H., Bero M. Synthesis of biodegradable glycolide/l-lactide copolymers using iron compounds as initiators. Polymer (Guildf). 2002; 43: 2595–2601. Available from: doi: 10.1016/S0032-3861(02)00079-4.
  • Gorrasi G., Meduri A., Rizzarelli P. et al. Preparation of poly(glycolide-co-lactide)s through a green process: analysis of structural, thermal, and barrier properties. React &Funct Polym. 2016; 109: 70–78. Available from: doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2016.10.002.
  • Ramdhanie L.I., Aubuchon S.R., Boland E.D. et al. Thermal and mechanical characterization of electrospun blends of poly (lactic acid) and poly (glycolic acid). Polym J. 2006; 38: 1137–1145. Available from: doi: 10.1295/polymj.PJ2006062.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp