Биоразлагаемый материал на основе полиамида и натурального каучука
БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА И НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА
В мире существует проблема, которая остро нуждаются в применении искусственных биодеградируемых полимеров, - это охрана окружающей среды. Создание материалов из биодеградируемых полимеров необходимо, прежде всего, для решения глобальной экологической проблемы утилизации отходов, в частности переработки пластика, который является основным упаковочным материалом. Разработан материал на основе полиамида с добавлением натурального каучука в целях ускоренного разложения материала после эксплуатации.
Ключевые слова: биоразлагающий материал, биоразложение, конструкционный материал, модификация полимерного материала, натуральный каучук, полиамид
В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию и исследованию биоразлагаемых (непосредственно под воздействием микроорганизмов или подвергающихся быстрой эрозии под воздействием окружающей среды, с последующей деградацией микроорганизмами) полимеров. В развитых странах большая часть одноразового упаковочного материала уже производится из биоразлагаемых материалов. Существуют некоторые подходы, используемые для борьбы с загрязнением природы и связанные с производством полимеров.
В процессе биодеградации макромолекулы сначала распадаются на небольшие участки (олигомеры), которые затем перерабатываются бактериями. Во многих случаях продуктами распада является углекислый газ и вода [1].
В настоящее время существует проблема в длительности и трудности деградации полимеров и изделий на их основе, что является источником загрязнения окружающей среды. Решением проблемы является создание биоразлагаемых полимерных композитов для промышленности путем введения в основной полимер биоразлагаемого полимера растительного происхождения - неочищенного натурального каучука.
Традиционные способы получения деградируемых полимеров основываются на:
- - Использование водорастворимых и биодеградируемых полимеров; - Введение в основной недеградируемый полимер водорастворимых и деградиремых соединений и полимеров; - Применение микроорганизмов - деструкторов иммобилизированных в полимер с последующей его деградацией в условиях депонирования.
Однако ни один из этих способов не является универсальным. Так использование водорастворимых и биодеградируемых полимеров ограничено невысоким комплексом эксплуатационных показателей композиций на их основе, что не дает возможности применить их для изготовления высокопрочных изделий в частности медицинских инструментов одноразового использования из металлозамещающих материалов.
Второй способ существенно снижает комплекс эксплуатационных показателей, что также приводит к ограничению сфер использования.
Третий способ - применение микроорганизмов - деструкторов требует четкого временного прогноза работы полимерного изделия. Запуск механизма разложения с помощью микроорганизмов-деструкторов обусловливает определенные условия депонирования: температура, концентрация, влажность и т. п. При этом велика опасность включения этого механизма в период хранения или эксплуатации изделия.
Назначение и область применения.
Биоразлагаемый композиционный материал на основе полиамида и натурального каучука может использоваться для различных сфер применения включая медицинскую промышленность, в то же время как высокопрочный конструкционный материал, то есть являться металлозамещающим.
В качестве основного полимера для получения биоразлагаемых полимерных композиций, предлагается использовать полиамид - наиболее широко представленный среди полимерных материалов, выпускаемый в РФ крупнотоннажно. полиамид полимер биоразлагаемый производство
Несмотря на то, что в РФ не производится натуральный каучук его потребление очень высоко. Так шины на 30% состоят из высокоочищенного натурального каучука. Поэтому сырьевая база новых деградируемых в условиях депонирования полимерных композитов не является новой для Российской промышленности.
Предлагаемый способ предусматривает использования в качестве материала, способствующего деструкции полимерного композита, неочищенный натуральный каучук. Технология производства натурального каучука предполагает дорогостоящую, экологически опасную стадию очистки полимера от соединений растительного происхождения, которые вызывают деструкцию изделий на их основе. Преимущества материала:
- - Введение в полимерную композицию натурального каучука не снижает комплекс эксплуатационных показателей изделий с его использованием, так как натуральный каучук является высокомолекулярным полимером и имеет высокое сродство к полимерам, из которых изготавливаются изделия. - Снижаются затраты на очистку натурального каучука. - Экологический фактор за счет использования возобновляемого сырья - натурального каучука. - Экономичность за счет использования в композиции менее дорогостоящего компонента - неочищенного натурального каучука.
Характеристика исходных веществ
Для изготовления биоразлагаемого композиционного материала на основе полиамида с 30% наполнением стекловолокном (ПА 6-СВ-30), очищенного натурального каучука (ОНК) и неочищенного натурального каучука (НК) использовались композиции в следующем соотношении:
- 1. Композиция А - ПА 6-СВ-30 с наполнением 5% очищенным натуральным каучуком; 2. Композиция Б - ПА 6-СВ-30 с наполнением 10% очищенным натуральным каучуком; 3. Композиция В - ПА 6-СВ-30 с наполнением 5% неочищенным натуральным каучуком; 4. Композиция Г - ПА 6-СВ-30 с наполнением 10% неочищенным натуральным каучуком;
Определение прочности и относительного удлинения образцов при разрыве проводилось согласно ГОСТ 11262-80 на универсальной испытательной машине марки АI-7000-М при скорости раздвижения зажимов 25 мм/мин. Твердость по Шору D определялась по ГОСТ 24621-91 на дюрометре марки HD 3000, ударная вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80 - на маятниковом копре марки GT-7045-MDL.
Физико-механические испытания образцов полимеров 30% наполнения стекловолокном
Таблица 3.3
Влияние степени наполнения ПА СВ 30 натуральным каучуком на физико-механических свойства композиций
ПА CВ 30 |
ПА СВ 30 + 5% НК О |
ПА СВ 30 + 10% НК О |
ПА СВ 30 + 5% НК |
ПА СВ 30 + 10% НК | |
Прочность при разрыве, МПа |
148,73 |
139,30 |
114,08 |
134,53 |
107,92 |
Изменение, % |
- 6,3% |
- 23,3% |
- 9,5% |
- 27,4% | |
Относит. удлинение при разрыве, % |
4,2 |
3,7 |
3,4 |
3,8 |
3,8 |
Модуль упру-гости, МПа |
5586,23 |
5573,8 |
5061,7 |
5248,83 |
4506,70 |
Изменение, % |
-0,2% |
-9,4% |
-6% |
-19,3% | |
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 |
67,7 |
65,6 |
57,2 |
58,3 |
58,4 |
Изменение, % |
-3% |
-15,5% |
-13,8% |
-13,7% | |
Твердость по Шору D |
87 |
85 |
84 |
85 |
84 |
Изменение, % |
-2,3% |
-3,4% |
-2,3% |
-3,4% |
Таблица 3.4
Влияние степени наполнения ПА СВ 30 натуральным каучуком на индекс расплава композиций, 230ОС/2,16кг
Образцы |
Индекс расплава, Г / 10 мин |
ПА CВ 30 |
8,7 |
ПА СВ 30 + 5% НК О |
14,8 |
ПА СВ 30 + 10% НК О |
14,7 |
ПА СВ 30 + 5% НК |
15,5 г |
ПА СВ 30 + 10% НК |
14,0 |
Прочность при растяжении композиции снижается на 6-9,5% с введением 5% масс. натурального каучука и на 23-27% с введением 10% масс. но остается достаточно высокой для изготовления биоразлаемых композиционных материалов высокой прочности.
Индекс расплава полимера закономерно увеличивается на 60%-78% с введением в композицию НК и практически не зависит от количества и степени очистки введенного НК.
Чем больше величина ударной вязкости, тем лучше материал сопротивляется динамической нагрузке. Образцы из хрупких материалов ломаются легко, с небольшой затратой работы на разрушение. Образцы из пластичных материалов наоборот - требуют на разрушение большей энергии. Ударная вязкость снижается с введением НК и зависит от степени очистки натурального каучука. При введении 5 % масс. неочищенного каучука по сравнению с очищенным в композицию ударная вязкость сильно снижается с 3% до 13,8%, что указывает на присутствие в НК низкомолекулярных добавок таких как белки, углеводы, мыла и сахара.
Библиографический список
1. Биоразлагаемые полимерные материалы/© Унипак. Ру, 1999. 2009. URL: http://ref. unipack. ru/13/ (датаобращения 9.10.2009).
Похожие статьи
-
Для исследования радиофизических свойств радиопоглощающих полимерных материалов в настоящей работе было рассмотрено влияния весовой концентрации...
-
Исследование радиофизических свойств ненаполненных полимерных пленок В настоящее время существует потребность в создании радиопоглощающих материалов для...
-
Технология пластизолей на основе поливинилхлорида позволяет получать весьма широкий круг самых разнообразных полимерных материалов, в том числе...
-
Бетон - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
Бетон (франц. b ton), искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без нее),...
-
Создание новых методов исследования процессов растворения и пассивации металлов, в том числе с привлечением физических методов (Ожега), растровой...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
Как правило, в общем случае РПМ - это композит, состоящий из проводящего наполнителя и диэлектрической матрицы. Проводник при этом находится в...
-
1. Отработана методика получения и определены оптимальные с технологической точки зрения рецепты для разработки монолитных и пористых поливинилхлоридных...
-
Интенсивное развитие радиоэлектронной техники обусловило постоянное присутствие повышенного уровня электромагнитного излучения (ЭМИ) в окружающей среде...
-
Исходя из области применения радиопоглощающих полимерных материалов, можно утверждать, что наряду с радиофизическими характеристиками огромное значение...
-
Определение теплофизических характеристик наполненных полимерных пленок очень важно с практической точки зрения. Предполагаемой областью применения...
-
Руда и получаемые из нее продукты представляют собой сыпучие материалы, состоящие из кусков (зерен) разной крупности. Распределение кусков (зерен) по...
-
Цемент - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
Цемент -- собирательное название большой группы порошкообразных вяжущих веществ (преимущественно гидравлических), способных при смешивании с водой...
-
Истинная плотность полуводного гипса 2,65-2,75 г/см3. По срокам схватывания гипс делят на 3 группы (А, Б, В) Вид гипса Начало схватывания Конец...
-
Стекло - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
C:Documents and SettingsСvetaLocal SettingsTempRar$DI00.922Все для материаловеденияСтеклоСтеклышко1.htm - word0000#word0000 Стекло, твердый аморфный...
-
Одним из наиболее распространенных и доступных критериев оценки радиопоглощающих материалов является величина коэффициента отражения при нормальном...
-
Электромагнитное излучение оказывает отрицательное влияние на организм человека, а также препятствует эффективной работе радиотехнического оборудования....
-
Биговальные матрицы - это вспомогательные материалы, служащие для проведения технологической операции бигования, а именно формообразования канавки на...
-
Эжекторные материалы наклеиваются вокруг режущих ножей. Эжекторный материал выполняет в процессе штанцевания следующие функции: - выравнивание листа...
-
Наиболее распространенный материал для изготовления основания является фанера из твердых пород деревьев толщиной 18 мм для картона. Она получила широкое...
-
Определение формы и габаритных размеров упаковки Для разработки развертки и штанцевальной формы картонной упаковки для пищевой отрасли была выбрана...
-
Испытание прочностных свойств ПВХ-пленок проводили на универсальной настольной электромеханической испытательной машине Instron 5969 (рис. 15). Разрывная...
-
Минеральные вяжущие вещества - строительные материалы для изготовления бетонов и растворов. Минеральные вяжущие вещества (обычно порошкообразные) при...
-
Анализ теплофизических характеристик радиопоглощающих полимерных материалов проводили с применением методов дифференциально-термического (ДТА) и...
-
Немало важный интерес представляет изучение структуры поверхности электропроводящего наполнителя, для этого использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ)...
-
Классификация и виды радиопоглощающих материалов Радиопоглощающий материал - материал, обеспечивающий снижение уровня отражения электромагнитной волны...
-
Поведение материальных сред под воздействием внешнего электромагнитного поля характеризуется посредством комплексной диэлектрической проницаемости ( Е ),...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы. Промышленная руда - горная порода, из которой...
-
Введение - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, т. е. они теплопроводны и электропроводны. Самую высокую электропроводность имеют серебро Ag, медь Си,...
-
Масса рабочих колош кокса, вмещающихся в шахту, составит: , =243 кг. Масса металлической шихты составит: , кг. Масса флюса (известняка) составит: , кг. В...
-
Иллюстративные материалы, Пример формулы изобретения - Основы патентоведения
Материалами, иллюстрирующими изобретение, могут быть чертежи, схемы, рисунки, фотографии, графики, акты испытаний. Каждый из этих материалов должен...
-
Метод оптической микроскопии Изучение структуры образцов было проведено с помощью настольного растрового электронного микроскопа Jeol 5000 NeoScope (рис....
-
Обработка резанием является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте...
-
Объекты исследования Для выявления способности эффективного поглощения электромагнитного излучения в работе были исследованы различные полимерные...
-
Введение, . Сырье и материалы для производства колбасных изделий - Производство колбасных изделий
Технология - наука о наиболее эффективных способах промышленного производства товаров. На выбор технологии производства влияет много факторов: вид...
-
Материалы, применяемые при ремонте козлового крана Все материалы, применяемые для ремонта металлоконструкций, по своим механическим и качественным...
-
Материалы для верха обуви Для наружных деталей верха обуви обычно используют натуральную кожу, искусственные, синтетические и текстильные материалы. Все...
-
При изготовлении данного изделия необходимо применять плечевые накладки и подокатники. Плечевые накладки - накладки, используемые для придания четкой,...
Биоразлагаемый материал на основе полиамида и натурального каучука