Biodegradable Composites with Polyvinyl Chloride Polymer Phase and Lignocellulose Fillers

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The way to solve the problem of waste disposal from the timber industry and agrarian complexes, as well as plastic waste from the production and consumption of marketable products is to develop compositions of new composite materials and to improve technologies for their processing. Therefore, biodegradable composites with polymer phases of synthetic and natural polymers and various lignocellulosic fillers are of great interest. In the present work, the issues of biodegradation of composites with polymeric phases of primary and recycled polyvinyl chloride (PVC) were considered. Wood flour, beech sawdust, oat husks, biomass of fallen leaves, hay from natural haylands were used as fillers. Samples of composites were obtained by rolling and hot pressing. The degree of the resulting composites biodegradation was determined by the amount of weight loss after seasoning in active (nondormant) soil. The maximum exposure time of the samples in the soil was 120 days. As a result of the study, it was The authors found that the use of a plasticizer (dibutyl phthalate) allows increasing the mass loss rate of unfilled polyvinyl chloride during its 120-day seasoning in the soil by more than three times. Introduction of lignocellulose fillers into the composition of PVC significantly increased its degree of decomposition in the soil. The highest degree of biodegradation in activated soil was demonstrated by samples of composites with fillers of non-wood origin. For samples of composites with a polymer phase of primary PVC and oat husk, the weight loss after seasoning in activated soil was 10.1 wt. %, with meadow grass hay – 14.5 wt. %; for a sample with a polymer phase of recycled PVC (waste from phased-out ceiling boards) – 24.6 wt. %. For the fillers used in the work, the contents of lignin, cellulose, hemicelluloses, and minerals were determined. Using the method of multivariate regression analysis, regularities were established for the influence of the component composition of lignocellulose filler on the degree of biodegradation of the component in the soil. It is shown that the content of hemicelluloses in the filler had the greatest effect on the biodegradation of composites with a polymer phase of primary PVC. At the same time, an increase in the content of lignin and cellulose in the filler resulted in a decrease in the degree of composite biodegradation. The influence of mineral substances in the composition of the composite on its degree of biodegradation was not revealed. For samples with a polymer phase of recycled PVC, the main factor determining the degree of biodegradation in the soil was the content of hemicelluloses in the filler. No statistically significant effect of lignin and cellulose content was found.

Sobre autores

Alexey Shkuro

Ural State Forest Engineering University

Autor responsável pela correspondência
Email: shkuroae@m.usfeu.ru

Viktor Glukhikh

Ural State Forest Engineering University

Email: gluhihvv@m.usfeu.ru

Julia Kulazhenko

Ural State Forest Engineering University

Email: kulazhenkoyuliya@mail.ru

Pavel Zakharov

Ural State Forest Engineering University

Email: zaharovps@m.usfeu.ru

Bibliografia

  1. Vihod A., Sanjay M. R., Suchart S., Jyotishkumar P. Review. Renewable and sustainable biobased materials: An assessment on biofibers, biofilms, biopolymers and biocomposites // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 258. P. 1–27. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.120978.
  2. Rodriguez L. J., Peças P., Carvalho H., Orrego C. E. A literature review on life cycle tools fostering holistic sustainability assessment: An application in biocomposite materials // Journal of Environmental Management. 2020. Vol. 262. 110308. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110308.
  3. Feng J., Li S., Peng R. Effects of fungal decay on properties of mechanical, chemical, and water absorption of wood plastic composites // Journal Appl. Polym. Sci. 2020. e50022. doi: 10.1002/app.50022.
  4. Matlin S. A., Mehta G., Hopf H. Material circularity and the role of the chemical sciences as a key enabler of a sustainable post-trash age // Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2020. Vol. 7. 100312. doi: 10.1016/j.scp.2020.100312.
  5. Braghiroli F. L., Passarini L. Valorization of biomass residues from forest operations and wood manufacturing presents a wide range of sustainable and innovative possibilities // Current Forestry Reports. 2020. Vol. 6. P. 172–183. doi: 10.1007/s40725-020-00112-9.
  6. Tajeddin B., Momen R. F. The effect of wheat straw bleaching on some mechanical properties of wheat straw/LDPE biocomposites // Journal of Food and Bioprocess Engineering. 2020. Vol. 3, no. 1. P. 23–28. doi: 10.22059/JFABE.2020.75620.
  7. Salmers D. Polyvinylchloride. Saint Petersburg: Profession, 2007. 736 p. (In Russ.)
  8. Vurasko A. V., Minakova A. R., Zhvirblyte A. K., Blinova I. A. Chemistry of plant raw materials: a textbook. Ekaterinburg: UGLTU, 2013. 90 p. (In Russ.)
  9. Luzi F., Yang W., Ma P., Torre L., Puglia D. Lignin-based materials with antioxidant and antimicrobial properties // Elsevier. 2021. P. 291–326. doi: 10.1016/B978-0-12-820303-3.00003-5.
  10. Zakharov P. S., Shkuro A. E., Glukhikh V. V., Kulazhenko Y. M. Effect of microcrystalline cellulose content in mixture with kraft lignin on properties of wood-polymer composites // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2632. 020004. doi: 10.1063/5.0098919.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Shkuro A.E., Glukhikh V.V., Kulazhenko J.M., Zakharov P.S., 2023

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial 4.0 Internacional.

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».