Разработка многослойных упаковочных материалов с использованием полиолефиновых отходов для хранения пищевой продукции

С каждым годом увеличивается ассортимент упаковки для сыпучих продуктов и макаронных изделий, состоящей из многослойных полимерных пленок, увеличивающих срок годности готовому продукту. Многослойную полимерную упаковку тяжело утилизировать, поскольку сложность состоит в процессе сортировки, идентификации и разделения, поэтому чаще всего полимерные отходы попадают на свалки и полигоны. Все это приводит к экологической и экономической проблеме в стране. В настоящее время используют различные приемы для переработки таких смешанных полимерных отходов для получения вторичного сырья, которые возвращаются в производственный цикл. Одним из таких способов является модификация полимерных смесей путем введения реакционно-способных добавок. Статья посвящена изучению влияния сополимера этилена с пропиленом на свойства полиолефиновых композиций для создания многослойных упаковочных материалов. Исследования проводились в лаборатории композитных материалов Московского государственного университета пищевых производств. В качестве объектов исследования были выбраны такие полимеры, как полиэтилен, полипропилен и сополимер этилена с пропиленом (СЭП), как связующее звено между полимерами. Образы получали на лабораторной установке по типу ИИРТ с приемным устройством. Данная установка позволяет провести процесс переработки полимерных композиций без смешения расплава. В работе исследовался процесс модификации полимерных смесей на основе полиэтилена и полипропилена СЭПом в лабораторной установке; были проведены комплексные исследования реологических и физико-механических свойств полимерных композиций. На основании проведенных исследований установлено, что введение СЭП в полиолефиновую композицию приводит к стабилизации реологических и физико-механических свойств, а также предложена технология получения упаковочных многослойных материалов с использованием отходов упаковки в среднем слое для контакта с пищевыми продуктами.

полимеры, сополимер, многослойные полимерные материалы, реологические свойства, физико-механические характеристики, соэкструзия, хранение пищевых продуктов

1. Ананьев В.В., Губанова М.И., Кирш И.А., Семенов Г.В. Модификация полиэтилена, инициированная ультразвуком // Пластические массы. 2008. №6. С. 7-8.

2. Ананьев В.В., Губанова М.И., Кирш И.А., Семенов Г.В., Хмелевский Г.К. Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов. М.: МГУПБ, 2006. 110 с.

3. Зелке С.Е.М., Кутлер Д., Хернандес Р. Пластиковая упаковка: производство, применение, свойства. СПб.: Профессия, 2011. 560 с.

4. Кербер М.Л., Головкин Г.С., Горбаткина Ю.А. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии. СПб.: Профессия, 2014. 592 с.

5. Кирш И.А. Направленная модификация полимерных отходов для повторной переработки // V Международная конференция «РеПласт». М.: VM Verlag GmbH, 2008. С. 32-33.

6. Кирш И.А. Установление закономерностей влияния ультразвукового поля на физико-химические свойства и структуру расплавов полимеров при их вторичной переработке: дисс. … док.хим. наук. М., 2016. 305 с.

7. Кирш И.А., Тверитникова И.С. Вторичная переработка многослойных упаковочных материалов // Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: Кадры и наука. 2017. Ч. 3. С. 143-147.

8. Кирш И.А., Филинская Ю.А., Помогова Д.А. Изучение влияния ультразвуковой обработки на свойства смесей полиолефинов // Сборник материалов первой международной молодежной научно-практической конференции «Научные исследования и разработки молодых ученых». Новосибирск: Центр развития научного сотрудничества, 2014. С. 113-116.

9. Кирш И.А., Чалых Т.И., Ананьев В.В., Заиков Г.Е. Исследование влияние ультразвука на реологические свойства полимеров различной химической природы для создания нового способа повторной переработки полимерных композиций // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. Вып. 4. С. 182-186.

10. Кирш И.А., Чалых Т.И., Ананьев В.В., Согрина Д.А., Помогова Д.А. Изучение влияния ультразвуковой обработки на реологические свойства полимеров при их многократной переработке // Пластические массы. 2014. №11-12. С. 45-48.

11. Кирш И.А., Чалых Т.И., Чалых А.Е., Алиев А.Д., Матвеев В.В. Структурно-морфологические изменения композиций на основе полиэтилена и полиамида при воздействии ультразвука на расплавы полимерных смесей // Пластические массы. 2016. №1-2. С. 45-49.

12. Кочнев А.М., Галибеев С.С. Модификация полимеров: конспект лекций. Казань: Казан. гос. технол. ун-та, 2002. 180 с.

13. ЛаМантиа Ф. Вторичная переработка пластмасс. СПб.: Профессия, 2006. 400 с.

14. Пищулин И. Рециклинг сложных пленок // Пластикс. 2013. №7 (125). С. 38-44.

15. Пол Д.Р., Бакнелл К.Б. Полимерные смеси. СПб.: Научные основы и технологии, 2009. 606 с.

16. Тверитикова И.С., Банникова О.А. Модификация смесей полиолефиновых отходов // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы XIХ международной научно-практической конференции (22-23 марта 2018 г.): 3 ч. / под ред. В. А. Вагнера, Е. С. Дикаловой; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2018. Ч. 3. С. 167-170.

17. Тверитникова И.С., Кирш И.А. Изучение физико-механических свойств полиолефиновых композиций, содержащих сополимер этилена с пропиленом // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. №8. С. 79-82.

18. Тверитникова И.С., Кирш И.А., Кондратова Т.А., Кубышкин А.И. Разработка технологии получения полиолефиновых композиций // Новые решения в упаковке пищевой продукции: I научно-практическая конференция с международным участием «Передовые пищевые технологии: состояние, тренды, точки роста». Секция: Новые решения в упаковке пищевой продукции. М.: МГУПП, 2018. С. 166-180.

19. Brow H.R. Effect of a diblock copolymer on the adhesion between incompatible polymers // Macromolecules. 1989. Vol. 22 (6). P. 2859-2860.

20. Creton C., Kramer E.J., Hadziioannou G. Critical molecular weight for block copolymer reinforcement of interfaces in a two-phase polymer blend // Macromolecules. 1991. Vol. 24 (8). P. 1846-1853.

21. Fayt R., Jerome R., Teyssie Ph. Characterization and control of interfaces in emulsified incompatible polymer blends // Polymer engineering and science. 1987. Vol. 27. P. 328-334.

22. Fayt R., Jerome R., Teyssie Ph. Molecular design of multicomponent polymer systems. II. Emulsifying effect of a poly (hydrogenated butadiene-b-styrene) copolymer in high-density polyethylene/polystyrene blends // Journal of Polymer Science. Part B: Polymer Physic. 1981. Vol. 19. P. 1269-1272.

23. Fayt R., Jerome R., Teyssie Ph. Molecular design of multicomponent polymer systems. XII. Direct observation of the location of a block copolymer in low-density polyethylene-polystyrene blends // Journal of Polymer Science. Part C: Polymer Letters banner. 1986. Vol. 24. P. 25-28.

24. Fayt R., Jerome R., Teyssie Ph. Molecular design of multicomponent polymer systems. XIV. Control of the mechanical properties of polyethylene-polystyrene blends by block copolymers // Journal of Polymer Science. Part B: Polymer Physic. 1989. Vol. 27. P. 775-793.

25. Fayt R., Jerome R., Teyssie Ph. Study and control of polymer blends morphology and related properties // Macromolecular Chemistry. 1988. Vol. 16. P. 41-56.

26. Helfand E., Tagami Y. Theory of the interface between immiscible polymers // Journal of Polymer Science. Part B: Polymer Letters banner. 1971. Vol. 9. P. 741-746.

27. Helfand E., Sapse A.M. Theory of unsymmetric polymer-polymer interfaces // The Journal of chemical physics. 1975. # 62. P. 1327-1335.

28. Lindsey C.P., Paul D.R., Barlow J.W. Mechanical Properties of HDPE-PS-SEBS Blends // Journal of Applied Polymer Science. 1981. # 26. P. 1-8.

29. Serpe G., Jarrin J., Dawans F. Morphology-processing relationships in polyethylene-polyamide blends // Polymer engineering and science. 1990. Vol. 30. P. 553-565.

30. Willis J.M., Favis B.D. Processing-morphology relationships of compatibilized polyolefin/polyamide blends. Part I: The effect of anlonomercompatibilizer on blend morphology // Polymer engineering and science. 1988. Vol. 28. P. 1416-1426.

31. Wu S. Phase structure and adhesion in polymer blends: A criterion for rubber toughening // J. Polymer. 1985. Vol. 26. P. 1855-1863.