Wpływ wstępnej degradacji środowiskowej oraz promieniowaniem UV/VIS na właściwości mechaniczne komercyjnych folii oksybiodegradowalnych

• Autorzy: Marcinkowska A. , Rozmysłowicz K. , Andrzejewska E. , Dach J. , Pilarski K. , Dach J. , Pilarski K.

Warianty tytułu

EN

The effect of the initial environmental and UV/VIS degradation on mechanical properties of commercial oxo-biodegradable bags

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach obserwuje się ciągły wzrost produkcji wyrobów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, głównie poliolefin, co przekłada się na wzrost ilości odpadów. Polimery syntetyczne są odporne chemicznie i biologicznie; stąd pod wpływem czynników atmosferycz-nych (promieniowanie UV, tlen, temperatura, wilgoć, zanieczyszczenia środowiska, mikroorganizmy) mogą ulegać jedynie bardzo powolnej degradacji. Biodegradacja może nastąpić dopiero powstępnej degradacji chemicznej prowadzącej do zmniejszenia masy cząsteczkowej i powstania odpowiednich grup funkcyjnych, np. estrowych, kwasowych (degradacja oksydatywna), co czyni wyroby podatnymi na atak mikroorganizmów (biodegradacja). W przypadku poliolefin degradacja polega przede wszystkim na utlenianiu polimeru, najczęściej inicjowanym promienio-waniem UV [1÷7]. Jednakże szybkość degradacji wyrobów opakowa-niowych z poliolefin (toreb, tzw. "foliówek") jest niezwykle mała. Aby zapoczątkować i przyspieszyć degradację oksydatywną, opracowano specjalne dodatki przyspieszające, tzw. prodegradanty. Najczęściej spotykane na rynku polskim dodatki, to tzw. d2w (Symphony Environmental) oraz TDPA (Totally Degradable Plastic Additives, EPI Inc.). Warunkiem ich zadziałania jest napromieniowanie wyrobu światłem UV/VIS. Zgod-nie z informacją producentów, całkowita degradacja powinna zajść w przeciągu ok. 2 lat. W pracy niniejszej podjęto próbę zbadania wpływu naświetlania promieniowaniem UV/VIS oraz czynników atmosferycznych na właściwości mechaniczne pochodzących z różnych źródeł folii z polietylenu, zawierających dodatek prodegradanta. Zmiana właściwości będzie od-zwierciedleniem pojawienia się, przebiegu i szybkości degradacji.

EN

In recent years a continuous increase in the production of plastic packaging, especially polyolefins is observed. This cause an increase in the amount of waste. Synthetic polymers are chemically and biologically resistant, hence under the influence of atmospheric agents (UV radiation, oxygen, temperature, humidity, pollution, microbes) are subject to only very slow degradation. Biodegradation can only occur after the initial chemical degradation leading to a reduction in molecular weight and formation of proper functional groups such as ester, acid (oxidative degradation), which makes plastics susceptible to attack of microorganisms (biodegradation). In the case of polyolefins the degradation consists primarily of oxidation of the polymer, most often initiated by UV radiation [1 ÷ 7]. However, the rate of degradation of polyolefin packaging (bags) is extremely small. To initiate and accelerate the oxidative degradation, special additives were developed to speed up the process, so called prodegradants. In the work the mechanical properties of oxo-biodegradable polyethylene commercial bags containing TDPA (from Symphony Environmental) and d2w (from EPI Inc.) pro-oxidant additives were investigated before and after exposition to environmental degradation and UV/VIS - initiated degradation. For comparison, polyethylene foil without pro-oxidant was also investigated. It was observed that mechanical strength of the samples can improve or worsen during the initial stages of the degradation. In general, the strength at break Fmax, of the samples containing d2w decreases, whereas Fmax, of the samples containing TDPA first increases, and then, after a longer exposition time decreases. This suggests that the initial stages of the degradation (induced by UV/VIS irradiation or atmospheric conditions) run for these two additives with a predominance of other mechanisms. In addition, carbonyl absorption bands in the FTIR spectra appeared only for samples containing prooxidants, which may suggest that under the conditions used such foils degraded to higher degree than those without pro-oxidant.

Słowa kluczowe

PL

folia oksybiodegradowalna; promieniowanie UV; promieniowanie VIS; degradacja środowiska

EN

UV; VIS radiation; environmental degradation; oxo-biodegradable bags

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Tom 13
• Strony: 1605--1617
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Marcinkowska A.

autor

Rozmysłowicz K.

autor

Andrzejewska E.

autor

Dach J.

autor

Pilarski K.

autor

Dach J.

autor

Pilarski K.

• Politechnika Poznańska Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

Bibliografia

• 1. Hasan F., Shah A.A., Hameed A., Ahmed S.: Synergistic effect of photo- and chemical treatment on the rate of biodegradation of low density polyethylene by fusarium sp. AF4. Journal of Applied Polymer Science 105 1466÷1470. 2007.
• 2. Bonhomme S., Cuer A., Delort A.-M., Lemiare J., Sancelme M., Scott G.: Environmental biodegradation of polyethylene. Journal of Applied Polymer Science 105 1466÷1470. 2007.
• 3. Reddy M.M., Deighton M., Gupta R. K.,. Bhattacharya S. N, Parthasarathy R.: Biodegradation of Oxo-Biodegradable Polyethylene. Journal of Applied Polymer Science, 111 1426÷1432. 2009.
• 4. Scott G., Wiles D.M.: Programmed-life plastics from polyolefins: a new look at sustainability. Biomacromolecules 2 615÷622. 2001.
• 5. Vogt N.B., Kleppe E.A.: Oxo-biodegradable polyolefins show continued and increased thermal oxidative degradation after exposure to light. Polymer Degradation and Stability 94 659÷663. 2009.
• 6. Wiles D. M., Scott G.: Polyolefins with controlled environmental degradability. Polymer Degradation and Stability 91 1581÷1592. 2006.
• 7. Corti A., Muniyasamy S., Vitali M., Imam S.H., Chiellini E.: Oxidation and biodegradation of polyethylene films containing prooxidantadditives: Synergistic effects of sunlight exposure, thermalaging and fungal biodegra-dation. Polymer Degradation and Stability 95 1106÷1114. 2010.
• 8. Rabek J.F.: Współczesna wiedza o polimerach. WN PWN. Warszawa 2008.
• 9. Bajer K., Kaczmarek H.: Metody badania biodegradacji materiałów polimerowych. Polimery 52 13÷18. 2007.
• 10. Chiellini E., Corti A., Swift G.: Biodegradation of Thermally Oxidized, Fragmented Low Density Polyethylenes, polymer degradation and Stability 81 341÷351. 2003.
• 11. Thomas N., Clarke J., McLauchlin A., Patrick S.: EV0422: Assessing the Environmental Impacts of Oxo-degradable Plastics Across Their Life Cycle. Department for Environment, Food and Rural Affairs, London 2007.
• 12. Khabbaz F., Albertsson A.C., Karlsson S.: Chemical and morphological changes of environmentally degradable polyethylene films exposed to ther-mo-oxidation. Polymer Degradation and Stability 63 127÷138. 1999.