Сравнительный анализ рыночных образцов компостируемых термопластичных пленок

В работе представлены результаты исследования трех рыночных образцов термопластичных пленок на основе различных полимеров (по данным предприятий-производителей): полимолочной кислоты (ПМК, ТУ), термопластичного крахмала (ТПК) и поливинилового спирта (ПВС). Исходные образцы представляли собой упаковочные пакеты толщиной 30±5 мкм с маркировкой «компостируемый материал». Проведено ИК-спектрометрическое исследование образцов, подтверждающее заявленный состав. Деструктивные процессы в полимерных матрицах до и после биотических (естественный биоценоз почвы) и абиотических воздействий (влага, повышенная и пониженная температура воздуха, ультрафиолетовое излучение) оценивали через прочностные показатели. Установлено, что ни один из исследуемых образцов в естественных почвенных условиях за 6 месяцев экспозиции не подвергся полному биораспаду. Также установлено, что материалы с маркировкой «компостируемые» по-разному реагируют на внешние факторы, что необходимо учитывать при их практическом применении. В частности, пленки на основе ПМК стабильны в водной среде, нечувствительны к нагреву и УФ-излучению; пленки на основе ПВС, напротив, имеют слишком низкую влагостойкость, но более устойчивы к УФ-излучению и нагреву. Материалы на основе крахмала могут обладать устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды. Результаты указывают на необходимость учета условий эксплуатации и утилизации при выборе «компостируемых» материалов.

1. Taneepanichskul N., Hailes H. C., Miodownik M. Automatic identification and classification of compostable and biodegradable plastics using hyperspectral imaging // Front. in Sustainability. 4:11259542023. DOI: 10.3389/frsus.2023.1125954.

2. Karamanlioglu M., Robson G.D. The influence of biotic and abi otic factors on the rate of degradation of poly(lactic) acid (PLA) coupons buried in compost and soil // Polymer Degradation and Stability. 2013. Vol. 98. P. 2063–2071. DOI: 10.1016/j.polymdegrad-stab.2013.07.004.

3. Sangwan P., Wu D.Y. New Insights into Polylactide Biodegrada tion from Molecular Ecological Techniques // Macromolecular Bio science. 2008. Vol. 8. P. 289–366. DOI: 10.1002/mabi.200700317.

4. Ertiletskaya N., Sukhanova A., Prokopchuk Yu. [et al.] Investigation of Biodegradation of Polylactide Product Samples under Various Temperature and Soil Conditions // BIO Web of Conferences. 2023. Vol. 67. Art. 03016. DOI: 10.1051/bioconf/20236703016.

5. Tang Y., Bian X., Zhang X. [et al.] Bio-based poly(lactic acid)/ poly(butylene succinate) blends with enhanced toughness: a reactive compatibilization strategy // Polymer Chemistry. 2022. Vol. 13, Iss. 17. P. 2489–2501. DOI: 10.1039/D2PY00204C.

6. Tanunchai B., Juncheed K., Wahdan S.F.M. [et al.] Analysis of mi crobial communities in soil-poly(butylene succinate) systems using high-resolution molecular methods // Science of The Total Envi ronment. 2023. Vol. 856, Part 2. Art. 159213. DOI: 10.1016/j.scito-tenv.2022.159213.

7. Студеникина Л.Н. Сорбция водяного пара композитами на основе низкогидролизованного поливинилового спирта и полисахаридов различной природы // Сорбционные и хроматографические процессы. 2024. Т. 24, №4. С. 512–519. DOI: 10.17308/sorpchrom.2024.24/12407.

8. Julinová M., Vaňharová L., Jurča M. Water-soluble Polymeric xenobiotics — Polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidon — And potential solutions to environmental issues: A brief review // Journal of Envi ronmental Management. 2018. Vol. 228. P. 213–222. DOI: 10.1016/j.jenvman.2018.09.010.

9. Alonso-López O., López-Ibáñez S., Beiras R. Assessment of Toxicity and Biodegradability of Poly(vinyl alcohol)-Based Materials in Marine Water // Polymers (Basel). 2021. Vol. 13, N21. Art. 3742. DOI: 10.3390/polym13213742.

10. Chiellini E., Corti A., D’Antone S. [et al.] Biodegradation of Poly (vinyl alcohol) Based Materials // Progress in Polymer Science. 2003. Vol. 28, N6. P. 963–1014. DOI: 10.1016/S0079-6700(02)00149-1.

11. Surendren A. A review of biodegradable thermoplastic starches, their blends and composites: recent developments and opportunities for single-use plastic packaging alternatives // Green Chem. 2022. Vol. 24. P. 8606–8636. DOI: 10.1039/D2GC02169B.

12. Студеникина Л.Н., Коленко И.В., Углова В.Е. [и др.] Техноло гические аспекты получения материалов на основе термопластичного крахмала // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024. Т. 86, №2 (100). С. 284–289. DOI: 10.20914/2310-1202-2024-2-284-289.

13. D’Avila Carvalho Erbetta C., José Alves R., Magalhães Resende J. [et al.] Synthesis and Characterization of Poly(D,L-Lactide-co-Gly colide) Copolymer // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. 2012. Vol. 3. P. 208–225. DOI: 10.4236/jbnb.2012.32027.

14. Попова Г.С., Будтов В.П., Рябикова В.М. [и др.] Анализ полимеризационных пластмасс. Л.: Химия, 1988. 304 с. ISBN: 5-7245 0050-7.

15. Штильман М.И. Биодеградация полимеров // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2015. Т. 8, №2. С. 113–130. DOI: 10.17516/1997-1389-2015-8-2-113-130.

16. Трофимчук Е.С., Поцелеев В.В., Хавпачев М.А. [и др.] Пористые материалы на основе полилактида: получение, особенности гидролитической деструкции и области применения // Высокомолекулярные соединения. Серия С. 2021. Т. 63, №2. С. 190–211. DOI: 10.31857/S2308114721020102.

17. Ольхов А.А., Власов С. В., Иорданский А.Л. [и др.] Влияние анизотропии на деградацию экструзионных саморазрушающихся полимерных пленок // Пластические массы. 2015. №1–2. С. 51–55. EDN: TKLWBL.

18. Белый В.А., Кузиванов И.М., Федорова И.В. [и др.] Оценка фотопротекторного действия терпенофенолов при защите полилактида от УФ-С излучения // Теоретическая и прикладная экология. 2022. №3. С. 26–33. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-3-026-033.

19. Некрасова Н.В., Хлебникова О.А., Ломовской В.А. [и др.] Исследование поведения водных растворов поливинилового спирта под воздействием ультрафиолетового излучения // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85, №1. С. 71–76. DOI: 10.31857/S0023291222600584.

20. Папкина В.Ю., Малинкина О.Н., Шиповская А.Б. [и др.] Свойства, деградация в почвогрунте и фитотоксичность композитов крахмала с поливиниловым спиртом // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, №1. С. 25–35. DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-1-25-35.