к.т.н., доцент, кафедра промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Cand. Sci. (Engin.), associate professor, industrial ecology, chemical and petrochemical production equipment department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
студент, кафедра промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
student, industrial ecology, chemical and petrochemical production equipment department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
студент, кафедра промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
student, industrial ecology, chemical and petrochemical production equipment department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
студент, кафедра промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
student, industrial ecology, chemical and petrochemical production equipment department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
Композиты на основе поливинилового спирта (ПВС) и полисахаридов (ПС) имеют значительный потенциал для применения в качестве компостируемых упаковочных материалов, а также в различных областях растениеводства. ПВС выпускаются промышленностью различных марок, отличающихся молекулярной массой (ММ) и остаточным содержанием винилацетатных (ВА) групп, и как следствие - степенью гидролиза. В зависимости от марки ПВС и природы наполнителя такие свойства композитов на их основе, как водостойкость, прочность, степень биоконверсии и т.д. будут существенно различаться. Цель работы: комплексная оценка свойств высоконаполненных композитов на основе ПВС различных марок, отличающихся степенью гидролиза, и полисахаридов. Объекты исследования: композиты, полученные с помощью прямого совмещения 5%- го раствора ПВС (марок 1799, ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83) и порошка ПС (древесной микроцеллюлозы - МЦД, кукурузного нативного крахмала - КК), с добавлением и без добавления пластификатора (П) - глицерина, с последующим обезвоживанием на воздухе либо в вакуум-сушильном шкафу. Исходя из наличия внешних дефектов после обезвоживания и прочностных показателей материала было установлено, что для ПВС-1799 возможно достичь степени наполнения 80 об.%, а для ПВС ВР-05, ВС-05 и KurarayPoval 3-83 - не более 50 об.% без пластификатора и до 70 об.% в присутствии пластификатора. Отмечено, что при наполнении ПВС крахмалом до 50 об.% обезвоженные композиты являются прозрачными или полупрозрачными, что дает им дополнительные преимущества в качестве упаковочных материалов (в т.ч. пленочных). Для композитов на основе ПВС-1799 установлено, что максимальное водопоглощение (250% масс.), имеет ПВС, наполненный МЦД (20:80 об.%), причем введение пластификатора (5 об.%) существено снижает степень водопоглощения (до 150% масс.), что не характерно для данной марки ПВС, наполненного КК (водопоглощение составило около 50 % масс. с пластификатором и без). Композиты на основе ПВС марок ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83 растворяются в воде при комнатной температуре за 5-10 минут. При предварительной оценке биодеградации исследуемых композитов на основе ПВС-1799 установлено, что в полимерной матрице при микроскопировании после 6 месяцев компостирования и почвенного теста наблюдались микротрещины и участки с иммобилизованной микробиотой, однако, значительных разрушений целостности полимера данной марки за указанный период компостирования не произошло, что подчеркивает сложный харакетр биодеградации ПВС с высокой ММ и низким содержанем ВА-групп.
Composites based on polyvinyl alcohol (PVA) and polysaccharides (PS) have significant potential for use as compostable packaging materials, as well as in various fields of crop production. PVS are produced by the industry of various brands that differ in molecular weight (MM) and the residual content of vinyl acetate (BA) groups, and as a result - the degree of hydrolysis. Depending on the brand of PVA and the nature of the filler, such properties of composites based on them as water resistance, strength, degree of bioconversion, etc.will differ significantly. The purpose of the work: a comprehensive assessment of the properties of high-filled composites based on PVA of various brands, differing in the degree of hydrolysis, and polysaccharides. Objects of research: composites obtained by direct combination of a 5% solution of PVA (grades 1799, VS-05, BP-05, KurarayPoval 3-83) and PS powder (wood microcellulose - MCD, corn native starch - KK), with and without the addition of a plasticizer (P) - glycerin, followed by dehydration in air or in a vacuum drying cabinet. Based on the presence of external defects after dehydration and the strength characteristics of the material, it was found that for PVA-1799 it is possible to achieve a filling degree of 80 vol.%, for a PVA BP-05, VS-05 KurarayPoval and 3-83-no more than 50 vol.% without plasticizer and up to 70 vol.% in the presence of a plasticizer. It is noted that when filling PVA with starch up to 50 vol.% dehydrated composites are transparent or semi-transparent, which gives them additional advantages as packaging materials (including film). For composites based on PVA-1799, it was found that the maximum water absorption (250% by weight) has a PVA filled with MCD (20: 80 vol.%), and the introduction of a plasticizer (5 vol.% ) significantly reduces the degree of water absorption (up to 150% by weight), which is not typical for this brand of PVA filled with CC (water absorption was about 50% by weight with and without plasticizer). Composites based on PVA grades VS-05, BP-05, KurarayPoval 3-83 dissolve in water at room temperature for 5-10 minutes. During the preliminary assessment of the biodegradation of the studied PVA-1799 composites, it was found that micro-cracks and areas with immobilized microbiota were observed in the polymer matrix during microscopy after 6 months of composting and soil testing, however, no significant damage to the integrity of the polymer of this brand occurred during the specified composting period, which emphasizes the complex nature of the biodegradation of PVA with high MM and low content of VA groups.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.