Сегодня биодеградируемые (или биоразлагаемые) полимерные материалы (БМП) — это одно из перспективный направлений в области утилизации полимерных отходов. По химическому строению можно выделить несколько основных групп биоразлагаемых полимеров: сложные полиэфиры, простые полиэфиры, полиамиды, полисахариды. Наиболее многочисленной группой являются сложные полиэфиры, в частности полигликолиты. Существует три основные группы полигликолитов, производимых промышленностью: — полибутиролактон (полибутиролактон-со-шыивалеролактон), — полилактиды, — поликапролактон.

Основные способы получения:

• поликонденсация гидроксикислот;

• полимеризация циклических эфиров — лактонов и лактидов;

• микробиологический способ.

Первым хорошо охарактеризованным продуктом является полибутиролактон.

Полибутиролактон

I Полибутиролактон (ПБЛ) в виде сополимера с поливалеролактоном

Полигликолиты являются для последних запасным источником энергии и углерода и откладываются внутри клеток.

Технологический процесс получения полимеров состоит из стадий ферментации и извлечения целевого продукта. Стоимость полимера определяется стоимостью питательной среды, выходом полимера и стоимостью его извлечения. Действие первых двух факторов определяются природой микроорганизма. В качестве источника углерода могут быть использованы сахара, метанол, этанол, углеводороды и жирные кислоты. Выход полимера для различных бактерий составляет 25 — 80 %. С учетом выхода полимера стоимость сырья повышается. Одним из способов снижения затрат является использование в качестве сырья углеводсодержащих отходов пищевой промышленности. Весьма перспективным является также использование растений вместо бактерий для синтеза полимера, основным источником углерода для которых является С02.

Существует ряд методов извлечения полигликолитов:

1. Экстракция растворителями — хлороформ, метиленхлорид, дихлорэтан, пропиленкарботат. Получается очень чистый продукт, так как Мn полимера составляет -100 000 удается получить раствор только концентрацией не выше 5 %. Требуется большое количество токсичных растворителей.

2. Обработка гипохлоритом. При этом происходит деструкция составляющих клетки, в том числе и полигликолитов.

3. обработка ферментами

4. комбинированный обработка гипохлоритом и экстракция растворителями. Деструкция меньше, но метод также требует большого количества растворителей.

5. использование пав для клеточного материала дает наиболее чистый продукт.

Полибутиролактон является источником биоразлагаемым полимером уже в силу того, что он является источником углерода для бактерий, его производящих. Известно более 200-т микроорганизмов, для кот. полибутиролактон является источником энергии. На скорость деструкции (-)D полибутиролактона влияет его оптическая частота. Введение в образ атактических фракций резко увеличивается скорость гидролизом. В то же время введение низкомолекулярных фракций полибутиролактона или введение полимолочной кислоты не оказывает существенного влияния на процесс гидролиза. полибутиролактон хорошо совмещается с полиэтиленоксидом, поливинилацетатом, поливинелиденфторид, полисахаридами и плохо — с полимолочной кислотой.

Поли-ε-капролактон является биоразлагаемым полимером. Этот полимер может легко разлагаться под действием ферментов липазы, холестерол эстеразы. Данный полимер легко разлагается бактериальными культурами. Скорость его минерализации меньше, чем у полибутиролактона.

Поли-ε-капролактон имеет низкую температуру плавления 57°С и температуру стеклования -62°С. Получен продукт как линейного строения, так и нелинейного. Можно получить блоксополимеры с полиэтиленгликолем, с гексаметилентерефталатом, изобутиленом, с полиэтилентерефталатом, полиэтиленсукцинатом и т. д. Можно получить тройные блоксополимеры: полистирол-полиэтиленоксид-поликапролактон. Поли-ε-капролактон хорошо совмещается полиэтиленоксодом, поливинилметиловым эфиром, простыми эфирами целлюлозы и ограничено совмещается с ПС и полибутиленсукцинатом

Полимолочная кислота (ПМК) явл-ся биоразлагаемым пол-ром, т. к. способна разлагаться и анаэробными и аэробными бактериями. В настоящее время наиболее широко в пром-ти исп-ся полимеризация циклических димеров молочной к-ты – лактидов. Для получения ПМК может исп-ся 3 типа пол-ции: в расплаве, в растворе, в суспензии. Вторым способом получения ПМК явл-ся поликонденсация молочной к-ты.

ПМК по механич. св-вам (модуль упругости, удлинение при разрыве) напоминает ПС. Она относительно хрупкая, но обладает значительной прочностью. Достоинством полилактида (ПМК) явл-ся то, что он представляет собой прозрачный, бесцветный термопластичный пол-ер, кот. может быть переработан всеми способами, применяемыми для перераб-ки термопластов. Из листов можно термоформовать подносы, тарелки, получать плёнки, волокно, уп-ку для пищевых продуктов, имплантанты для медицины. При соответствующей пластификации полилактид становится эластичным и имитирует ПЭ, ПП или пластиф-ный ПВХ. Покрытия и плёнки отличаются высокой прочностью, прозрачностью, блеском, приемлемой темп-рой экструзии более 200°С, имеют низкий коэф. трения. Плёнка хорошо сваривается и при этом может биоразлагаться при компостировании.