Physical-mechanical and structural studies of oxo-degradable packaging based on polyethylene and d2w prooxidant during compost storage
Authors: Мяленко Дмитрий Михайлович , Федотова Ольга Борисовна 
Published: February 2023

В связи с таким разнообразием применения полимерной упаковки возникает серьезная проблема правильной переработки и утилизации большого скопления полимерных отходов, которые образуются после окончания жизненного цикла упакованной продукции и оказывают негативное влияние на окружающую среду. Чтобы уменьшить экологическую нагрузку, пластиковые изделия должны быть пригодны как для вторичной переработки, так и для биоразложения. Большинство современных материалов, такие как полипропилен (PP), полиэтилен (PE), полиэтилентерефталат (PET), составляют более 80% всех полимерных отходов. Кроме того, благодаря своим химическим свойствам данные материалы не пригодны для компостирования и не подвержены воздействию микроорганизмов, способных ускорить процесс «утилизации». В связи с вышеизложенным в последнее время возрастает интерес к созданию биоразлагаемых материалов. В данной работе проведены комплексные физико-механические и структурные исследования образцов оксоразлагаемого пленочного материала на основе полиэтилена с прооксидантной добавкой в условиях его компостного хранения. Наблюдается уменьшение показателя, разрушающее напряжение при разрыве на 21,65 % в поперечном направлении и на 35,37 % в продольном. При хранении в компосте у образцов произошло изменение цветовой гаммы, то есть красящий пигмент под воздействием компоста практически полностью разрушился. Результаты исследования поверхности полиэтиленовой пленки с d2w методом сканирующей электронной микроскопии выявили изменение поверхности образцов, а результаты использования энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии подтвердили протекание окислительных процессов в материале и некоторое изменение микроэлементного состава добавки, входящей в его состав. То есть показана подтвержденная динамика деградации исследованного материала при компостном хранении в течение 100 сут. Использование прооксидантных добавок делает пластмассы способными к оксоразложению за счет облегчения абиотического разложения под действием УФ-лучей/тепла. Одновременно анализ литературы свидетельствует о существенных рисках загрязнения окружающей среды в результате протекающих при компостном хранении оксоразлагаемого материала процессов.

Due to such a variety of applications of polymer packaging, there is a serious problem of proper processing and disposal of a large accumulation of polymer waste, which is formed after the end of the life cycle of packaged products and has a negative impact on the environment. In order to reduce the environmental burden, plastic products must be suitable for recycling, and for biodegradation Most modern materials such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) account for more than 80% of all polymer waste. In addition, due to their chemical properties, these materials are not suitable for composting and because they are not affected by microorganisms that can speed up the disposal process. In connection with the foregoing, interest in the creation of biodegradable materials has recently increased. In this work, complex physical-mechanical and structural studies of samples of oxo-degradable film material based on polyethylene with a pro-oxidant additive were carried out under conditions of its compost storage. There is a decrease in the breaking stress at break by 21.65 % in the transverse direction and by 35.37 % in the longitudinal direction. When stored in compost, the samples had a change in color, i.e. the coloring pigment under the influence of compost is almost completely destroyed. The results of studying the surface of a polyethylene film with d2w by scanning electron microscopy revealed a change in the surface of the samples, and the results of using energy-dispersive X-ray spectroscopy confirmed the occurrence of oxidative processes in the material and some change in the microelement composition of the additive included in its composition. That is, the confirmed dynamics of the degradation of the studied material during compost storage for 100 days is shown. The use of pro-oxidant additives renders plastics oxo-degradable by facilitating abiotic degradation by UV/heat. At the same time, the analysis of the literature indicates significant risks of environmental pollution as a result of processes occurring during compost storage of oxo-degradable material.