vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2022-1-245-251vguit-2970Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyИсследование свойств синтетических и биоразлагаемых полимеров, с целью возможности их использовани в пищевой отраслиInvestigation of the properties of synthetic and biodegradable polymers, with a view to the possibility of their use in the food industryЕршоваО. В.ErshovaO. V.

к.п.н, доцент, кафедра химии, ул. Ленина,38, Магнитогорск, 455000, Россия

Cand. Sci. (Ped.), associate professor, chemistry department, Lenina st., 48, Magnitogorsk, 455000, Russia

yershova_mgtu@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3412-8902МуллинаЭ. Р.MullinaE. R.

к.т.н, доцент, кафедра химии, ул. Ленина,38, Магнитогорск, 455000, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, chemistry department, Lenina st., 48, Magnitogorsk, 455000, Russia

olegro74@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8027-3567БессоноваЮ. А.BessonovaJ. A.

к.э.н, доцент, кафедра химии, ул. Ленина,38, Магнитогорск, 455000, Россия

Cand. Sci. (Econ.), associate professor, chemistry department, Lenina st., 48, Magnitogorsk, 455000, Russia

chem@magtu.ruБагрееваК. В.BagreevaK. V.

студент, кафедра химии, ул. Ленина,38, Магнитогорск, 455000, Россия

student, chemistry department, Lenina st., 48, Magnitogorsk, 455000, Russia

ksushabagreeva@gmail.comМагнитогорский государственный технический университет им. Г.И. НосоваРоссияNosov Magnitogorsk State Technical UniversityRussian Federation202217012022841245251Copyright © Ершова О.В., Муллина Э.Р., Бессонова Ю.А., Багреева К.В., 20222022Ершова О.В., Муллина Э.Р., Бессонова Ю.А., Багреева К.В.Ershova O.V., Mullina E.R., Bessonova J.A., Bagreeva K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2970

В статье рассмотрена актуальная проблема экологичности упаковочных материалов, используемых в пищевой отрасли. Цель работы заключалась в исследовании физико-механических характеристик биоразлагаемых и синтетических полимеров, с целью актуализации замены синтетических упаковочных материалов на более экологичные материалы. В статье рассмотрены основные характеристики инновационных биоразлагаемых материалов основе полилактидов (PLA). Представлен сравнительный анализ прочностных и сорбционных свойств как биоразлагаемых, так и синтетических полимерных материалов. Сравнительный анализ исследуемых материалов проводился по следующим параметрам: водопоглощение, стойкость к проколу, деформационно-прочностные и теплофизические характеристики. Так же в работе представлены результаты исследования водопоглощающей способности анализируемых полимерных материалов. Приведены результаты испытаний, позволяющие установить температурно-временные параметры переработки полилактида по расплавному методу. Проанализированы данные, полученные методом ДСК по установлению релаксационных и фазовых переходов, происходящее в полимере при термолизе. В ходе проведения эксперимента так же были проведены экспериментальные исследования химических свойств биоразлагаемых материалов на основе полилактидов (PLA), китайского производства Рассмотрены основные преимущества и недостатки синтетических и природных полимерных материалов. Кроме того, в работе проанализированы экологические аспекты практического применения исследуемых полимерных материалов. Сформулированы выводы о возможности и безопасности применения представленных материалов в различных отраслях пищевой промышленности. На основании полученных результатов эксперимента установлено, что синтетические полимерные материалы по исследуемым физико-механическим параметрам незначительно превосходят биополимерные материалы, однако, учитывая экологичность и возможность полной утилизации в природных условиях, данный факт не снижает актуальности использования биополимеров в пищевой отрасли. Кроме того, анализ данных по химическому составу исследуемых биополимеров основе полилактидов (PLA) показал, что снижение прочностных параметров представленных образцов, возможно, нивелировать путем введения модифицирующих упрочняющих и гидрофобизирующих добавок.

The article deals with the actual problem of environmental friendliness of packaging materials used in the food industry. The aim of the work was to study the physical and mechanical characteristics of biodegradable and synthetic polymers, with the aim of updating the replacement of synthetic packaging materials with more environmentally friendly materials. The article discusses the main characteristics of innovative biodegradable materials based on polylactides (PLA). A comparative analysis of the strength and sorption properties of both biodegradable and synthetic polymeric materials is presented. A comparative analysis of the materials under study was carried out according to the following parameters: water absorption, puncture resistance, deformation-strength and thermophysical characteristics. The paper also presents the results of a study of the water-absorbing capacity of the analyzed polymeric materials. The results of tests are presented, which make it possible to establish the temperature-time parameters of the processing of polylactide by the melt method. The data obtained by the DSC method on the establishment of relaxation and phase transitions that occur in the polymer during thermolysis are analyzed. During the experiment, experimental studies of the chemical properties of biodegradable materials based on polylactides (PLA), made in China were carried out. The main advantages and disadvantages of synthetic and natural polymeric materials are considered. In addition, the paper analyzes the environmental aspects of the practical application of the studied polymeric materials. Conclusions are formulated about the possibility and safety of using the presented materials in various branches of the food industry. Based on the results of the experiment, it was found that synthetic polymer materials slightly exceed biopolymer materials in terms of the investigated physical and mechanical parameters, however, given the environmental friendliness and the possibility of complete utilization in natural conditions, this fact does not reduce the relevance of using biopolymers in the food industry. In addition, the analysis of data on the chemical composition of the studied biopolymers based on polylactides (PLA) showed that the decrease in the strength parameters of the presented samples can be neutralized by introducing modifying strengthening and hydrophobizing additives.

полилактидбиоразлагаемые полимерысинтетические полимерыводопоглощениедеформационно-прочностныетеплофизические характеристикиReferencesЕршова О.В., Багреева К.В. Исследование физико-механических свойств биоразлагаемых и синтетических полимеров // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тезисы докладов 79й международной научно-технической конференции. 2021. Т. 2. С. 603Ershova O.V., Bagreeva K.V. Study of the physical and mechanical properties of biodegradable and synthetic polymers. Actual problems of modern science, technology and education: abstracts of the 79th international scientific and technical conference. 2021. vol. 2. pp. 603. (in Russian).Вильданов Ф.Ш., Латыпова Ф.Н., Красуцкий П.А., Чанышев Р.Р. Биоразлагаемые полимеры современное состояние и перспективы использования // Башкирский химический журнал. 2012. Т. 19. №. 1. С. 135-139.Vildanov F.Sh., Latypova F.N., Krasutsky P.A., Chanyshev R.R. Biodegradable polymers current state and prospects for use. Bashkir Chemical Journal. 2012. vol. 19. no. 1. pp. 135-139. (in Russian).Ивановский С.К., Бахаева А.Н. Экологические аспекты проблемы утилизации отходов полимерной упаковки и техногенных минеральных ресурсов // Успехи современного естествознания. 2015. № 1–5. С. 813–817.Ivanovsky S.K., Bakhaeva A.N. Ecological aspects of the problem of recycling of waste polymer packaging and technogenic mineral resources. Successes of modern natural science. 2015. no. 1–5. pp. 813–817. (in Russian).Adamcová D., Vaverková M., Toman F. Repeated research of biodegradability of plastics materials in real composting conditions // Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 2013. V. 61. №. 6. P. 1557-1564.Adamcová D., Vaverková M., Toman F. Repeated research of biodegradability of plastics materials in real composting conditions. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 2013. vol. 61. no. 6. pp. 1557-1564.Муллина Э.Р., Мишурина О.А., Чупрова Л.В., Ершова О.В. Влияние химической природы проклеивающих компонентов на гидрофильные и гидрофобные свойства целлюлозных ма-териалов // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 250.Mullina E.R., Mishurina O.A., Chuprova L.V., Ershova O.V. Influence of the chemical nature of sizing components on the hydrophilic and hydrophobic properties of cellulose materials. Modern problems of science and education. 2014. no. 6. pp. 250. (in Russian).Kjeldsen A., Price M., Lilley C., Guzniczak E. et al. A Review of Standards for Biodegradable Plastics // Industrial Biotechnology Innovation Centre. 2017. P. 33.Kjeldsen A., Price M., Lilley C., Guzniczak E. et al. A Review of Standards for Biodegradable Plastics. Industrial Biotechnology Innovation Centre. 2017. pp. 33.Dr. Rolf-Joachim Miller. Biodegradability of Polymers: Regulations and Methods for Test-ing. Gesellschaft für Biotechnologische Forschung, 2016. 388 p.Dr. Rolf-Joachim Miller. Biodegradability of Polymers: Regulations and Methods for Test-ing. Gesellschaft für Biotechnologische Forschung, 2016. 388 p.Ершова О.В., Муллина Э.Р., Чупрова Л.В., Мишурина О.А. и др. Изучение влияния состава неорганического наполнителя на физико-химические свойства полимерного композиционного материала // Фундаментальные исследования. 2014. № 12–3. С. 487–491.Ershova O.V., Mullina E.R., Chuprova L.V., Mishurina O.A. et al. Study of the influence of the composition of an inorganic filler on the physicochemical properties of a polymer composite material. Fundamental Research. 2014. no. 12–3. pp. 487–491. (in Russian).Закирова А.Ш., Канарская З.А., Михайлова О.С., Василенко С.В. Биодеградируемые пленочные материалы. Часть 1. Биодеградируемые пленочные материалы на основе синтетических и микробиологически синтезированных полимеров // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. №. 9. С. 155-162.Zakirova A.Sh., Kanarskaya Z.A., Mikhailova O.S., Vasilenko S.V. Biodegradable film materials. Part 1. Biodegradable film materials based on synthetic and microbiologically synthesized polymers. Bulletin of the Kazan Technological University. 2014. vol. 17. no. 9. pp. 155-162. (in Russian).Коляда Л.Г., Медяник Н.Л., Ефимов Ю.Ю. Синтез и исследование наночастиц серебра и возможность их использования в пищевой упаковке // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 2 (50). С. 65–69.Kolyada L.G., Medyanik N.L., Efimov Y.Y. Synthesis and study of silver nanoparticles and the possibility of their use in food packaging. Bulletin of the Magnitogorsk State Technical University. G.I. Nosov. 2015. no. 2 (50). pp. 65–69. (in Russian).Yershova O.V., Chuprova L.V, Mullina E.R, Mishurina O.A et al. The solution of environmental problems during plastic package recycling // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. V. 10. № 24. P. 44896–44899.Yershova O.V., Chuprova L.V., Mullina E.R., Mishurina O.A. et al. The solution of environmental problems during plastic package recycling. International Journal of Applied Engineering Research. 2015. vol. 10. no. 24. pp. 44896–44899.Мухаметдинова А.А. Определение деструкции биоразлагаемых полимеров // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Тезисы докладов 78й международной научно-технической конференции. 2020. С. 30.Mukhametdinova A.A. Determination of degradation of biodegradable polymers. Actual problems of modern science, technology and education. Abstracts of the 78th international scientific and technical conference. 2020. pp. 30. (in Russian).Ершова О.В. Деструкция полимерных пленок, модифицированных оксибиоразлагаемой добавкой d2W // Успехи современного естествознания. 2016. № 11–2. С. 221–225.Ershova O.V. Destruction of polymer films modified with oxybiodegradable additive d2W. Successes of modern natural sciences. 2016. no. 11–2. pp. 221–225. (in Russian).Ершова О.В., Чупрова Л.В. Решение проблемы утилизации отходов полимерных материалов // Фундаментальные исследования. 2016. № 11–2. С. 271–275.Ershova O.V., Chuprova L.V. Solving the problem of waste disposal of polymeric materials. Fundamental research. 2016. no. 11–2. pp. 271–275. (in Russian).Vaverková M., Kotovicová J., Adamcová D. Testing the biodegradability and biodegradation rates of degradable/biodegradable plastics within simulated environment // Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 2011. №. 12.Vaverková M., Kotovicová J., Adamcová D. Testing the biodegradability and biodegradation rates of degradable/biodegradable plastics within simulated environment. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 2011. no. 12.Носков Д.В., Артеменко С.Е., Овчинникова Г.П. Модификация вторичных полимеров // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2003. Т. 46. №. 1. С. 131-133.Noskov D.V., Artemenko S.E., Ovchinnikova G.P. Modification of secondary polymers. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2003. vol. 46. no. 1. pp. 131-133. (in Russian).Мельниченко М.А., Чупрова Л.В., Муллина Э.Р., Мишурина О.А. и др. Влияние химического состава на реакционную способность дисперсных наполнителей, используемых в композиционных материалах // Успехи современного естествознания. 2015. № 11. С. 70–73.Melnichenko M.A., Chuprova L.V., Mullina E.R., Mishurina O.A. et al. Influence of chemical composition on the reactivity of dispersed fillers used in composite materials. Successes of modern natural science. 2015. no. 11. pp. 70–73. (in Russian).Нестеренкова А.И., Осипчик В.С. Тальконаполненные композиции на основе полипропилена // Пластические массы. 2007. № 6. С. 44–46.Nesterenkova A.I., Osipchik V.S. Talc-filled compositions based on polypropylene. Plastic masses. 2007. no. 6. pp. 44–46. (in Russian).Gilev V.G., Rusakov S.V., Rakhmanov A.Y., Chudinov V.S. et al. Modeling the curing kinetics of an epoxy binder with disturbed stoichiometry for a composite material of aero-space purpose // Mechanics of Composite Materials. 2021. V. 57. № 3. P. 361–372.Gilev V.G., Rusakov S.V., Rakhmanov A.Y., Chudinov V.S. et al. Modeling the curing kinetics of an epoxy binder with disturbed stoichiometry for a composite material of aero-space purpose. Mechanics of Composite Materials. 2021. vol. 57. no. 3. pp. 361–372.Mohite A.S., Rajpurkar Y.D., More A.P. Bridging the gap between rubbers and plastics: a review on thermoplastic polyolefin elastomers // Polymer Bulletin. 2021. P. 1-35. doi: 10.1007/s00289-020-03522-8Mohite A.S., Rajpurkar Y.D., More A.P. Bridging the gap between rubbers and plastics: a review on thermoplastic polyolefin elastomers. Polymer Bulletin. 2021. pp. 1-35. doi: 10.1007/s00289-020-03522-8

The authors declare that there are no conflicts of interest present.