Студентка ИХНТ Ангелина Ветошкина исследовала получение полимерных композиционных материалов на основе растительного сырья

Полимерные отходы потребления – один из основных источников загрязнения Земли. Они инертны к окружающей среде и способны сохранять присущие им свойства неизменными в течение длительного времени. Путь решения данной проблемы – получение пластика, который сохраняет эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевает физико-химические и биологические превращения под действием факторов окружающей среды и легко включается в процессы метаболизма природных биосистем.

Такими характеристиками обладают композиты, армированные агроотходами. Агроотходы характеризуются многообразием, низкой стоимостью, они возобновляемы и полностью биоразлагаемы. Биопластики способны улучшить баланс между экологическими выгодами и воздействием пластмасс на окружающую среду. Ангелина оценивала возможности использования скорлупы кедрового ореха в качестве наполнителя для термопластичных композиционных материалов. Подобные композиционные материалы по свойствам практически не отличаются от полимеров, на основе которых они получены.

Растительное сырьё (биомасса) – это отходы лесного и сельского хозяйства, поэтому стоимость композиции незначительно отличается от традиционных полимеров. Помимо этого, использование этих материалов в качестве наполнителей включает в себя их более низкую удельную плотность, относительно минеральных наполнителей, биоразлагаемость и отсутствие токсичности, что делает их более экологически безопасными с точки зрения утилизации.

Ореховые скорлупы – это один из источников возобновляемых лигноцеллюлозных материалов, это побочный продукт сельского хозяйства. Только в Кемерове количество скорлупы кедрового ореха в качестве отхода составляет более 500 тонн. Исследования показали, что лучшее взаимодействие наблюдается у исследуемого наполнителя с полиэтиленом высокого давления (ПЭВД) марки 10803-020. Введение в качестве наполнителя скорлупы кедрового ореха приводит к снижению технологических и деформационно-прочностных свойств композиций, однако они остаются на уровне, позволяющим отнести их к материалам конструкционного назначения и, соответственно, пригодны для изготовления изделий неответственного назначения, например, полимерной тары.

Тут нужно понимать, что к таким изделиям ответственного назначения относятся в первую очередь различные конструкционные материалы, изоляционные и т.д. Поэтому под определение изделий неответственного назначения попадает именно различная полимерная тара, коей огромное множество, как одноразовой, так и длительного применения. Упаковочная тара составляет 34,5% от производства всех полимерных изделий, что говорит о том, насколько высока потребность общества в данной инновации, т.к. под тарой стоит понимать не только пищевую отрасль, но и фармацевтику, химию, косметическую отрасль и т.д.

Разработка направлена в большей своей части именно на ту продукцию, которая не должна долго существовать, поэтому наилучшим решением будет производство одноразовый посуды, но не стоит отбрасывать и другие отрасли применения. Перспективы у данного исследования есть, т.к. аналогичные биоразлагаемые отходы значительно ухудшают свойства чистого полимера, что нежелательно. Поэтому агроотходы лесного и сельского хозяйства являются более релевантными источниками биомассы. В небольших масштабах разработку можно внедрять в производство уже сейчас, т.к. образцы прошли ряд испытаний и показали себя с хорошей стороны, но это не значит, что они доведены до совершенства. Все еще идет подбор наилучшего процентного содержания биомассы, также идут испытания композиций с другими полимерами.

Композиты с агроотходами, к числу которых относится и скорлупа кедровых орехов, обладают необходимыми техническими характеристиками и представляют собой надежное экологическое решение для утилизации сельскохозяственных отходов. Отходы сырья и низкие расходы при их производстве делают эти материалы перспективными для дальнейшего применения.