Development of Biodegradable Packaging Materials Based on Polyolephines and Beet Pulp | Получение биоразлагаемых упаковочных материалов на основе полиолефинов и свекловичного жома

English. The purpose of the research was the development of compositions and study of the physical, mechanical and rheological properties of thermoplastic composites filled with beet pulp, as well as evaluation of their ability to decomposition under environmental conditions. In obtaining compositions, a mixture of polyethylenes (HDPE 273-83 and HDPE 15303-003) in a weight ratio of 1: 1 was used as a polymer matrix. The plasticizer was the PEG-115 (4000) polyethylene glycol, the filler - beet pulp pre-dried and ground in a rotor-and-knife type mill to a particle size of less than 200 um. To ensure the thermodynamic compatibility of polyethylenes and the filler, ultrathene (EVAC 12206-007), functionalized by the alcohol exchange method, was introduced into the composite. Complex viscosity and the shear modulus of melts of the composites in the studied range of the filler concentration (5-30% by weight) vary by a factor of no more than 2-2.5 times in reference to the polymer matrix, which indicates good technological efficiency of the compositions. As the filler content increases, both the elasticity modulus and tensile strength of the samples decrease. When the filler content exceeds 20%, the values of the nominal and true strength differ by no more than 30-35%. Strength and elasticity modulus increase for the composition with the filler content of 15% in stretching direction is 240 and 30%, respectively, while maintaining the elastic strength indices in transverse direction. As the filler content increases, the composite shows an increase in moisture absorption, weight losses of the samples when keeping them in the laboratory soil and consuming oxygen per area unit of their surface. A conclusion is made about suitability of polyolefin thermoplasts of beet pulp for creating biodegradable composites that may be used in the production of package materials and agricultural purpose products.

Russian. Цель исследований – разработка составов и исследование физико-механических и реологических свойств термопластичных композитов, наполненных свекловичным жомом, а также оценка их способности к разложению в условиях окружающей среды. При получении композиций в качестве полимерной матрицы использовали смесь полиэтиленов (ПЭНД 273-83 и ПЭВД 15303-003) в массовом соотношении 1:1. Пластификатором служил полиэтиленгликоль ПЭГ-115 (4000), наполнителем – предварительно высушенный и измельченный на роторно-ножевой мельнице до размера частиц менее 200 мкм свекловичный жом. Для обеспечения термодинамической совместимости полиэтиленов и наполнителя в композит вводили сэвилен (СЭВА 12206-007), функционализированный методом алкоголиза. Комплексная вязкость и модуль сдвига расплавов композитов в исследованном диапазоне концентрацией наполнителя (5-30% по массе) изменяется по отношению к полимерной матрице не более чем в 2-2,5 раза, что свидетельствует о хорошей технологичности композиций. С ростом содержания наполнителя происходит снижение как модуля упругости, так и предела прочности образцов. При содержании наполнителя свыше 20% значения условной и истинной прочности различаются не более чем на 30-35%. Рост прочности и модуля упругости для композиции с содержанием наполнителя 15% в направлении вытяжки составляет, соответственно, 240 и 30% при сохранении упруго-прочностных показателей в поперечном направлении. По мере увеличения содержания наполнителя в композите наблюдается рост влагопоглощения, потери массы образцов при выдержке их в лабораторном грунте и потребления кислорода единицей площади их поверхности. Сделан вывод о пригодности полиолефиновых термопластов свекловичного жома для создания биоразлагаемых композитов, которые могут применяться в производстве упаковочных материалов и изделий с.-х. назначения.