Biodegradable polymer materials based on polyethylene and starch, modified with non-ionic surfactant
Authors: Балыхин Михаил Григорьевич , Тверитникова Изабелла Сергеевна , Кирш Ирина Анатольевна , Банникова Ольга Анатольевна , Безнаева Ольга Владимировна , Губанова Марина Ивановна , Филинская Юлия Александровна , Кондратова Тамара Александровна , Щетинин Михаил Павлович 
Published: September 2021

С каждым годом упаковки производится все больше и больше. В настоящее время все больше актуализируется проблема утилизации полимерных отходов. Одним из перспективных направлений в области утилизации упаковки является создание биоразлагаемых полимерных материалов. Главное их преимущество - это возможность использования в качестве наполнителей сырья постоянно воспроизводимых в природе веществ, сельскохозяйственных продуктов и отходов их производства, содержащих крахмалы, в отличие от нефти, угля и газа, имеющих ограниченный запас в природе. Анализ рынка биоразлагаемых полимерных материалов показал, что сегодня наибольший спрос имеет сегмент так называемых «дешевых» композиций. Поэтому целью работы является создание биодеградируемых полимерных композиций на основе синтетического полимера и природных материалов. В качестве объектов были выбраны синтетический материал - полиэтилен, природные вещества - кукурузный и картофельный крахмал, а в качестве модификатора неионогенное поверхностно-активное вещество, являющееся инициатором биоразложения. В работе были проведены исследования на реологические свойства и деформационно-прочностные характеристики, на способность исследуемых композиций к набуханию и биодеградации. В ходе работы были получены полимерные композиции, модифицированные природным материалом в количестве 20 % и 30 %, а также композиции с введением крахмала 20 % и 30 % с содержанием 2 % неионогенного поверхностно-активного вещества. Проведя исследования, можно отметить, что введение неионогенного поверхностно-активного вещества в крахмалонаполненные полимерные композиции улучшает реологические характеристики и повышает их прочностные характеристики; полученные модифицированные крахмалонаполненные композиции обладают повышенной биоразлагаемостью по сравнению с контрольными образцами.

Every year more and more packaging is produced. Currently, the problem of recycling polymer waste is becoming more and more urgent. One of the promising directions in the field of packaging recycling is the creation of biodegradable polymeric materials. The main advantage of using biodegradable polymer compositions is the ability to use as fillers, raw materials constantly reproduced in nature, substances, agricultural products and waste products containing starches, in contrast to oil, coal and gas, which have a limited supply in nature. Analysis of the market for biodegradable polymer materials showed that today the segment of so-called «cheap» compositions is in greatest demand. Therefore, the aim of this work is to create biodegradable polymer compositions based on synthetic polymer and natural materials. The objects were selected: a synthetic material - polyethylene, natural substances - corn and potato starch, and as a modifier a nonionic surfactant that initiates biodegradation. In this work, the following studies were carried out on rheological properties and deformation-strength characteristics, on the ability of the studied compositions to swell and biodegradation. In the course of the work, polymer compositions were obtained modified with natural material in an amount of 20 % and 30 %, as well as compositions with the introduction of starch 20 % and 30 % with a content of 2 % nonionic surfactant. After conducting research, it can be noted that when a nonionic surfactant is introduced into starch-filled polymer compositions, it improves rheological characteristics and increases their strength characteristics; the obtained modified starch-filled compositions have increased biodegradability in comparison with the control samples.