Degradacja materiałów polimerowych pochodzenia naturalnego w środowisku wody morskiej

• Autorzy: Rutkowska M. , Heimowska A.

Warianty tytułu

EN

Degradation of naturally occurring polymeric materials in sea water environment

• Konferencja: Materiały polimerowe POMERANIA-PLAST (23-25.05 2007 ; Kołobrzeg, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawione badania obejmowały degradację środowiskową materiałów polimerowych (skrobi termoplastycznej, celulozy modyfikowanej oraz dwóch typów kompozytów skrobiowo-celulozowych) w Morzu Bałtyckim przy Nabrzeżu Norweskim w Gdyni. Degradację prowadzono również w warunkach laboratoryjnych w wodzie morskiej z dodatkiem eliminującego działanie mikroorganizmów azydku sodu (NaN3), co umożliwiło ocenę udziału hydrolizy chemicznej w procesie degradacji w tym naturalnym środowisku. W toku inkubacji (trwającej od 14 do 336 dób) kontrolowano charakterystyczne parametry wody morskiej (temperaturę, pH, zawartość tlenu, chlorków i zasolenie). Postęp degradacji środowiskowej materiałów polimerowych oceniano na podstawie ubytku masy oraz zmian powierzchni i obserwowanej mikroskopowo struktury materiału polimerowego. Stwierdzono, że w naturalnym środowisku wody morskiej zachodzi degradacja badanych materiałów polimerowych, będąca wynikiem hydrolizy zarówno enzymatycznej, jak i chemicznej; objawiało się to, odpowiednio, wyraźną erozją powierzchni oraz ubytkiem masy. Próbki modyfikowanej celulozy okazały się bardziej podatne na atak mikroorganizmów bytujących w wodzie morskiej niż próbki skrobi termoplastycznej. W przypadku kompozytów wyraźniejsze zmiany masy zaobserwowano w materiale A (postać folii) niż w materiale B (postać płytek) spowodowane dużym rozwinięciem powierzchni na granicy faz w tym pierwszym. Degradacja w wodzie morskiej obydwu typów wspomnianych materiałów ma charakter enzymatyczny, przy czym najpierw rozkładowi ulega faza amorficzna, a następnie faza krystaliczna.

EN

The presented investigations covered environmental degradation of polymer materials (thermoplastic starch, modified cellulose and two types of starch-cellulose composites) in The Baltic Sea at Nordic Wharf of Gdynia harbor. Degradation process was also tested in laboratory conditions in sea water with sodium azide (NaN3, eliminating the microorganisms activity) added. These tests let evaluate the part of chemical hydrolysis in the process of degradation in natural sea environment. During samples' incubation (from 14 to 336 days) the following characteristic parameters of sea water were inspected: temperature, pH, oxygen content, chlorides' content and salinity (Table 1). The progress of environmental degradation of polymeric materials has been evaluated on the basis of weight loss (Fig. 5-7), changes of the surface (Fig. 1-4) as well as changes of the structure of the material, observed microscopically (Fig. 8-10). It was found that in the natural environment of sea water the enzymatic hydrolysis of the tested materials occurred, what was demonstrated by clear erosion of the surface and weight loss. The samples of modified cellulose were more susceptible to attacks of microorganisms living in sea water than the samples of thermoplastic starch. In case of composites more distinct weight changes were observed for material A (film form) than for B one (sheet form) because of large surface development at phase boundary. Their degradation in sea water is of enzymatic character and first the amorphous phase is degraded then the crystalline one.

Słowa kluczowe

PL

degradacja; polimery naturalne; skrobia termoplastyczna; celuloza modyfikowana; woda morska; hydroliza enzymatyczna; hydroliza chemiczna

EN

degradation; natural polymers; thermoplastic starch; modified cellulose; sea water; enzymatic hydrolysis; chemical hydrolysis

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 53, nr 11-12
• Strony: 854--864
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Rutkowska M.

autor

Heimowska A.

• Akademia Morska, Katedra Chemii i Towaroznawstwa Przemysłowego, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia,

Bibliografia

• 1. Doi Y., Kanesawa Y., Tanahashi N., Kumagai Y: Polym. Degrad. Stab. 1992, 36,173.
• 2. Adamus G., Dacko R, Musioł M., Sikorska W., Sobota M., Biczak R., Herman B., Rychter R., Krasowska K., Rutkowska M., Kowalczuk M.: Polimery 2006, 51, 539.
• 3. Żuchowska D., Steller R., Meissner W.: Polimery 2007, 52,524.
• 4. Mucha M.: „Polimery a ekologia", Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2002.
• 5. Kaczkowski J.: „Podstawy biochemii", WNT, Warszawa 1982.
• 6. Berenstadt C.: „Environmental degradation of starch-modified polyethylene: degradation products and long-term properties", KTH, Stockholm 1994.
• 7. Lenz W. R.: Adv. Polym. Sci. 1993,107, 3.
• 8. Krasowska K., Heimowska A., Rutkowska M.: Polimery 2006,51,21.
• 9. Rutkowska M., Krasowska K., Heimowska A., Steinka L: Polimery 2002, 47, 262.
• 10. Albertson A. C., Barenstedt C., Karlsson S.: /. Appl Polym. Sci. 1994, 51,1097.
• 11. Rutkowska M., Heimowska A., Krasowska K., Dacko R: Proceedings of „7th International Commodity Science Conference", Poznań 2002, mat. konf., str. 371.
• 12. Heimowska A., Rutkowska M.: Proceedings of the 15th Symposium of IGWT „Global Safety of Commodity and Environment. Quality of Life", Kijów 2006, mat. konf., str. 994—999.
• 13. Rutkowska M., Heimowska A.: Proceedings of „International Conference on Advances in Polymer Blends, Composites, IPNS and Gels: Macro- and Nano Scale", Kottayam 2005, mat. konf., str. 37.
• 14. Rutkowska M., Heimowska A., Krasowska K., Janik H.: Proceedings of Conference „Starch 2000", Cambridge 2000, mat. konf., str. 66.
• 15. Szostak-Kotowa J.: Intern. Biodeter. Biodegrad. 2004, 53,165.
• 16. Carter B. K., Wilkes G. L.: „Polymers as Biomate-rials", New York 1984, str. 67.
• 17. Fredericks R. J., Melveger A. J., Dolegiewtz L. J.: /. Polym. Scl: Polym. Phys. Ed. 1984, 22,57.
• 18. Jarrett P, Benedict C. V., Bell J. P, Cameron J. A., Huang S. J.: „Polymers as Biomaterials", Plenum Press, New York 1991, str. 181.
• 19. Pitt C. G., Giu Z. W.: /. Control Rei 1987,4,283.