Композиционный биодеградируемый полимерный материал для фильтрационных систем

Для очистки воды, топлива и технологических жидкостей традиционно применяют разнообразные виды фильтров, подлежащие замене и утилизации по истечении срока эксплуатации. Мировая тенденция экологизации производств требует грамотной утилизации отработанных материалов. В связи с этим перспективным направлением развития производства новых фильтрующих материалов является создание композиционного полимерного материала, способного самопроизвольно разлагаться после окончания срока эксплуатации, не выделяя токсичных веществ, загрязняющих почву и грунтовые воды. Цель исследований: синтезировать новый биоразлагаемый полимерный композиционный материал для использования в фильтрационных системах. Для создания полимерного фильтра разработана оригинальная методика получения высокопористого полимерного материала растворным методом с помощью напыления коллоидного раствора на подложку. Контроль состава полученной полимерной композиции осуществляли на ИК-Фурье спектрометре SIMEX FT-801 с алмазной НПВО приставкой. Анализ распределения компонентов в композите проводили на микроскопе БИОМЕД-2 посредством окулярной камеры. В результате синтеза получили новый композиционный биодеградируемый материал на основе полилактида с бутадиен-нитрильным каучуком БНКС-28 АМН и резорцином. Методом ИК-спектроскопии в полученном композиционном материале обнаружили наличие цис- и трансзамещенных ароматических соединений, фенолов и сложных эфиров, а также изонитрилов. Это показывает, что исследуемый материал состоит из сложной смеси полимерных волокон, в котором часть макромолекул полилактида взаимодействует с резорцином, а часть – с каучуком. Микроскопическое исследование образца композиционного материала показало наличие 20750 пор/см2 со средним размером пор 31 мкм. Результаты исследований доказывают возможность использования полученного биодеградируемого композиционного полимера в качестве фильтра для очистки воздуха, воды и других жидкостей.

1. Лебедева О.В., Сипкина Е.И. Полимерные композиты и их свойства // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12, № 2. С. 192-207. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2022-12-2-192-207

2. Орешенков А.В., Пирогов Ю.Н., Константинов В.Е., Шарыкин Ф.Е. Эффективность применения гидрофобных проволочных сетчатых перегородок при гидродинамическом фильтровании топлива // Нефтепереработка и нефтехимия. 2022. № 1. С. 21-25. EDN: HVFXUC

3. Многоканальный гидродинамический фильтр: Патент RU168131 U1, МПК B01 D36/00(2006.01) / В.В. Прошкин, А.Н. Каптюх, Д.Д. Морошан и др.; заявл. 04.07.2016; опубл. 18.01.2017, Бюл. № 2. EDN: UKTAAB

4. Улюкина Е.А., Орешенков А.В., Шарыкин Ф.Е. Экспериментальное исследование эффективности гидродинамического фильтрования дизельного топлива // Агроинженерия. 2023. Т. 25, № 2. С. 34-40. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-2-34-40

5. Способ получения полимера с пространственно-глобулярной структурой: Патент RU2470948 C1 / Г.С. Жданов, С.С. Новиков, А.Ю. Сандеров; заявл. 11.07.2011; опубл. 27.12.2012. Бюл. № 36. EDN: ZGORNR

6. Фильтрующий материал для тонкой очистки масел и топлив, способ его получения и применение: Патент RU2732273 C1 / М.А. Смульская, И.Ю. Филатов, И.А. Капустин; заявл. 18.09.2019; опубл. 14.09.2020. 10 с. EDN: AEXXRO

7. Способ получения ультратонких полимерных волокон: Патент RU2527097 C2 / И.Д. Симонов-Емельянов Ю.Н. Филатов, А.В. Петров; заявл. 13.12.2012; опубл. 27.08.2014. 5 с. EDN: ZQWJCX

8. Самоочищающийся фильтр: Патент RU205889 U1 / А.А. Андреев, Е.А. Улюкина, С.С. Гусев, А.С. Апатенко; опубл. 11.08.2021. Бюл. № 23. EDN: PKSHQU

9. Улюкина Е.А., Андреев О.П., Гусев С.С. и др. Очистка биотоплива с помощью высокопористого полимерного фильтра // Агроинженерия. 2024. Т. 26, № 6. С. 71-76. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-6-71-76

10. Бардадым В.Ю. Что важнее: высокая эффективность hepa-фильтров или их производительность? // Инновационная наука. 2021. № 1. С. 15-18. EDN: PEBNUW

11. Дьяконов А.А., Тапыев С.А., Охлопкова А.А. и др. Исследование свойств эластомеров на основе комбинации изопренового и бутадиен-нитрильного каучуков // Южно-Сибирский научный вестник. 2021. № 3. С. 93-97. https://doi.org/10.25699/SSSB.2021.37.3.003

12. Jem K.J., Tan B. The development and challenges of poly (lactic acid) and poly (glycolicacid). Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. 2020;3(2):60-70. https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2020.01.002

13. Малахов С.Н., Малышкина А.В., Чвалун С.Н. Нетканые материалы на основе полилактида для сорбции углеводородов различной вязкости // Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95, № 9. С. 1179-1186. https://doi.org/10.31857/S0044461822090109

14. Schmiedel K.W., Decker D. Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012. 521 с.