Учёные Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова разработали состав и технологический способ получения биоразлагаемых полимерных композитов. Полученные материалы отличаются коротким жизненным циклом и улучшенными физико-механическими характеристиками. Их можно использовать как более экологичную альтернативу пластику. Исследования выполнены на базе молодёжной научно-исследовательской лаборатории «Разработка научно-технических основ создания полимерных систем из возобновляемого растительного сырья» кафедры теоретической и прикладной химии БГТУ.
Биопластики с природными добавками, которые быстро разлагаются в естественных условиях, снижая нагрузку на окружающую среду — перспективное направление в производстве полимерных композиционных материалов.
Разработанный учёными БГТУ композит состоит из полимерной биоразлагаемой матрицы и натурального наполнителя. Связующую матрицу получают из полимолочной кислоты, а в качестве наполнителя используют специальным образом обработанный порошок из льняной костры (стеблей льна), смешанный с уксусным ангидридом и серной кислотой. Изделия из полимолочной кислоты при компостировании полностью разлагаются на воду и углекислый газ за 20-90 дней, в то время как для разложения обычных пластиков требуется более 100 лет.
Разработанный композит превосходит существующие аналоги по физико-механическим характеристикам почти на 30 % за счёт повышения адгезии между матрицей и наполнителем. Модифицирование наполнителя предотвращает избыточное набухание материала при воздействии влаги, что является частой проблемой для композитов на основе природных волокон. Кроме того, данный процесс минимизирует потери воды во время получения композита, что гарантирует стабильность производственного процесса и воспроизводимость свойств конечного продукта.
Разработанный способ получения позволяет увеличить процентное содержание натурального наполнителя, что напрямую способствует снижению себестоимости готового изделия. Использование льняной костры — доступного, возобновляемого и биоразлагаемого побочного продукта сельскохозяйственной переработки — делает представленный композит не только экологичным, но и экономически выгодным решением.
«Мы изучаем взаимодействие полимерной матрицы и растительных наполнителей на молекулярном уровне, подбираем оптимальные рецептурные соотношения, модифицируем поверхности частиц, исследуем режимы температур и давления, чтобы добиться не только биоразлагаемости, но и высоких физико-механических характеристик. Этот процесс требует кропотливой работы, постоянного анализа результатов и совершенствования методики, но именно он позволяет создавать действительно конкурентоспособные и экологичные материалы, которые могут найти широкое применение в самых разных отраслях промышленности», — рассказала руководитель молодёжной лаборатории «Разработка научно-технических основ создания полимерных систем из возобновляемого растительного сырья», ведущий научный сотрудник НИЛ кафедры Теоретической и прикладной химии БГТУ им. В.Г. Шухова, доктор технических наук Наталья Черкашина.
По мнению разработчиков, биоразлагаемый полимерный композит с использованием льняной костры может иметь широкий спектр применения. Его потребителями в первую очередь могут стать производители изделий из пластика в области строительства, текстильной промышленности, медицины, сельского хозяйства, 3D-печати и т.д.
Источник: habr.com