Increasing the biodegradability of epoxy materials by means of vegetable oils and their oxygenated derivatives

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Recycling of epoxy resin products is an urgent problem due to the microbiological resistance of such polymers. In this work, we aimed to increase the biodegradability of epoxy materials under the action of soil microorganisms and mycelial fungi. The modification of epoxy materials was carried out using soybean oil, rubber tree oil and their oxygenated derivatives, as well as a mixture of soybean oil and oleic acid. According to the obtained results, the introduction of a material based on unmodified epoxy resin into a soil leads to a 2.2-fold decrease in the respiratory activity of the soil microbiocenosis compared to untreated soil samples. This proves that epoxy-diane resins or hardeners (aminophenol) inhibit soil microbiocenosis. In comparison with the action of unmodified epoxy resins, the epoxy resins treated with vegetable oils and their oxygenated derivatives caused an increase in the respiratory activity of soil microbiocenosis, thus indicating the biodegradability of the materials under study. The decrease in the content of carboxylic acids in the composition of rubber tree oil after its epoxidation, which was confirmed by a decrease in the acid value, led to a slight decrease in the respiratory activity of soil microbiocenosis. For the same reason, the carbonation of vegetable oils had a similar effect. An improved biodegradation profile of epoxy materials following their modification was also confirmed by assessing their fungal resistance in terms of the number of the Tricho-derma fungi. It was concluded that vegetable oils and their oxygenated derivatives increase the biodegradability of epoxy materials. Among all the studied compositions, the epoxy materials modified with rubber tree oil and a mixture of soybean oil and oleic acid demonstrated the highest level of biodegradability.

About the authors

E. M. Gotlib

Kazan National Research Technological University

Email: egotlib@yandex.ru

T. V. Vdovina

Kazan National Research Technological University

Email: tvkirilina@gmail.com

E. S. Yamaleeva

Kazan National Research Technological University

Email: curls888@yandex.ru

References

  1. Фомин В.А., Гузеев В.В. Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы использования // Пластические массы. 2001. N 2. С. 42-48.
  2. Рыбкина С.П., Пахаренко В.А., Шостак Т.С., Пахаренко В.В. Основные направления в области создания биоразлагаемых термопластов // Пластические массы. 2008. N 10. С. 47-54.
  3. Костин А. Биопластики: перспективы в России // Пластике. 2015. N 3 (143). С. 44-50.. URL: https://www.plas-tics.ru/pdf/journal/2015/03/Kostin.pdf (30.09.2020)
  4. Прохоренко С.В., Иванчева А.Д. Состояние и проблемы утилизации полимерных материалов // Полимеры-деньги. 2007. N 4. С. 27-32.
  5. Милославский Д.Г., Ахмедьянова Р.А., Турманов Р.А., Кочнев А.М., Харлампиди Х.Э., Дык В.М.. Влияние природы растительных масел на процесс их эпоксидирования пероксидом водорода в присутствии пероксофосфо-вольфраматной каталитической системы // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. N 18. С. 25-28.
  6. Kozhevnikov I.V., Mulder G.P., Steverink-de Zoete M.C., Oostwal M.G. Epoxidation of oleic acid catalyzed by peroxo phosphotungstate in a two-phase system // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 1998. Vol. 134. Issue 1-3. P. 223-228 https://doi.org/10.1016/S1381-1169(98)00039-9
  7. Abdou A.M. Purification and partial characterization of psychrotrophic Serratia marcescens lipase // Journal of Dairy Science. 2003. Vol. 86. Issue 1. P. 127-132. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(03)73591-7
  8. Gotlib E., Nguyen L., Yanov V., Sokolova A. Study of resistance to climatic factors of epoxy coatings modified by plant oils and their functionalized derivatives // E3S Web of Conferences. XXII International Scientific Conference “Construction the Formation of Living Environment” (FORM-2019) 2019. Vol. 97. 6 p. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199702002
  9. Patil H., Waghmare J. Catalyst for epoxidation of oils: a review // Discovery. 2013. Vol. 3. Issue 7. P. 10-14.
  10. Зазуля А.Н., Нагорнов С.А., Романцова С.В., Малахов К.С. Получение биодизельного топлива из растительных масел // Достижения науки и техники АПК. 2009. N 12. С. 58-59.
  11. Gotlib E., Nya H.P.T., Nguyen T.L.A., Sokolova A.G., Yamaleeva E., Musin I. Agricultural byproducts as advanced raw materials for obtaining modifiers and fillers for epoxy materials // Key Engineering Materials. 2019. Vol. 822. P. 343-349. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.822.34
  12. Готлиб Е.М., Рахматуллина А.П., Нгуен Т.Л.А., Чан Х.Т., Ха Т.Н.Ф. Отходы сельскохозяйственного производства - перспективное сырье для химической промышленности: монография. Германия: Lambert Academic Publishing, 2019. 209 c.
  13. ilkilig C., Yucesu H.S. Investigation of the effect of sunflower oil methyl esther on the performance of a diesel engine // Energy Sources. 2006. Vol. 27. Issue 13. P. 1225-1234. https://doi.org/10.1080/009083190519311
  14. Becker P., Koster D., Popov M.N., Markos-sian S., Antranikian G., Markl H. The biodegradation of olive oil and the treatment of lipid-rich wool scouring wastewater under aerobic thermophilic conditions // Water Research. 1999. Vol. 33. Issue 3. P. 653-660. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00253-X
  15. Готлиб Е.М., Черезова Е.Н., Ильичева Е.С., Медведева К.А. Эпоксидные сополимеры. Отверждение, модификация, применение в качестве клеев: монография. Казань: Изд-во КНИТУ. 2014. 116 с.
  16. Готлиб Е.М., Милославский Д.Г., Медведева К.А., Хасанова А.Р., Черезова Е.Н. Эпоксидные клеи, модифицированные циклокарбонатами // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. N 21. C. 74-76.
  17. Meier M.A.R., Metzger J.O., Schubert U.S. Plant oil renewable resources as green alternatives in polymer science // Chemical Society Reviews. 2007. Vol. 36. Issue 11. P. 1788-1802. https://doi.org/10.1039/B703294C
  18. Il'icheva E.S., Khusainov A.D., Cherezova E.N., Gotlib E.M. High-molecular-weight modifiers with graft anhydride and imide groups: Effect on the adhesion, rheological, and physicomechanical properties of rubber compounds // International Polymer Science and Technology. 2015. Vol. 42. Issue 6. P. T/17-T/20.
  19. Wang Z.-Y., Xu Y., Wang H.-Y., Zhao J., Gao D.-M., Li F.-M. et al. Biodegradation of crude oil in contaminated soils by free and immobilized microorganisms // Pedosphere. 2012. Vol. 22. Issue 5. P. 717-725. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(12)60057-5
  20. Abduh M.Y., Igbal M., Picchioni F., Ma-nurung R., Heeres H.J. Synthesis and properties of cross-linked polymers from epoxidized rubber seed oil and triethylenetetramine // Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132. Issue 40. 12 p. https://doi.org/10.1002/app.42591

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».