Ученые Плехановского университета совместно с коммерческим партнером создали инновационный полностью биоразлагаемый материал. Полученная из него тонкая полимерная пленка разлагается в естественных условиях без промышленного компостирования. Разработка защищена патентом Российской Федерации.
Изобретение относится к композиции и способу получения бездефектных полимерных пленок с оптимальными реологическими характеристиками и высокой биоразлагаемостью. Основой разработанных материалов является биоразлагаемый полиэфир — поликапролактон, наполненный мелкодисперсным хитозаном, получаемым путем модификации хитина. Добавка хитозана помимо прочего обеспечивает антимикробные свойства изделий.
Сейчас в промышленности для аналогичных задач чаще используют традиционные полимеры — полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид — из‑за невысокой цены и удобства переработки. Композиты на основе полилактида и полибутилен адипат терефталата с крахмалом применяют ограниченно: их свойства нередко не позволяют получать тонкие бездефектные пленки без дополнительной модификации.
Композиция из поликапролактона с мелкодисперсным хитозаном сочетает биоразлагаемость и технологичность — она подходит для производства пленок методами экструзии и каландрования. Хитозан придает материалу антимикробные свойства и ускоряет разложение, а особые технологии смешения улучшают совместимость компонентов и снижают риск дефектов и расслоений.
Экологичность и безопасность материала открывают широкие возможности для его использования, в том числе в изделиях, контактирующих с продуктами питания —упаковочных материалах для пищевой и непищевой продукции, а также в сельском хозяйстве. Благодаря биосовместимости поликапролактона, пленки можно будет применять в качестве раневых покрытий, биодеградируемых мембран или носителей лекарственных средств.
Реологические и механические характеристики материала делают его пригодным не только для экструзионной переработки, но и в аддитивных технологиях (3D‑печати) временных конструкционных элементов, где важна управляемая деградация после выполнения функции.
«Наша задача как ученых, не просто изучать деградацию полимеров, а управлять ею. Вот, где теория встречается с практикой: такие разработки меняют подход к упаковке, сельскому хозяйству и медицине. В реализованном проекте удалось превратить идею о биоразлагаемом композите в технологию, которую можно масштабировать», — рассказала один из авторов разработки, ведущий научный сотрудник научной лаборатории «Перспективные композиционные материалы и технологии» РЭУ им. Г.В. Плеханова, кандидат химических наук Елена Масталыгина.
«Ученые — это не посредники на рынке услуг, а создатели новых знаний о материи или технологиях, которые способны изменить экономику страны. Наша разработка по-настоящему биоразлагаемой пленки — это вклад ученых в решение проблемы утилизации неперерабатываемых полимерных отходов», — подчеркнул руководитель проекта, ведущий научный сотрудник научной лаборатории «Перспективные композиционные материалы и технологии» РЭУ им. Г.В. Плеханова, доктор химических наук Анатолий Ольхов.
Сейчас значительная часть биоразлагаемых полимеров и функциональных добавок закупается за рубежом. Освоение отечественной технологии получения и переработки такой композиции, по мнению разработчиков, снизит зависимость от импорта и позволит локализовать производство в России.
