Лигнин как сырье для производства экопластика
Лигнин для экологически чистого пластика
Лигнин основа экологичного биопластика
Одно из ключевых открытий XX века — пластики, то есть органические материалы, в основе которых лежат синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Сегодня пластмасса, пожалуй, самый востребованный материал практически во всех отраслях промышленности. При этом за её универсальностью скрывается ряд серьёзных недостатков:
- Пластик относится к неразлагаемым в природе ресурсам и не утилизируется естественным путём;
- В его составе присутствуют токсичные соединения, способные провоцировать в том числе онкологические заболевания;
- Сырьём для производства служат углеводороды, запасы которых невосполнимы, а цены на них стремительно растут.
Эти ограничения вынуждают производителей искать альтернативные подходы. Одним из таких подходов стало создание биопластика на основе лигнина: подобный материал способен не только заменить классические пластики, но и одновременно решить вопрос с утилизацией самого лигнина. Более того, технология даёт ответ на экологическую проблему его хранения и ограниченного промышленного использования. Дополнительный стимул внедрять подобные биопластики в промышленных масштабах — стремление производителей снизить зависимость от нефтяного сырья. На фоне резкого роста цен на нефть — основу полиэтилентерефталата (ПЭТ) и большинства упаковочных пластиков — биопластики становятся реальной конкурентоспособной альтернативой. Достаточно вспомнить, что только на выпуск пластиковых пакетов уходит около 5% всей добываемой в мире нефти.
Если смешать лигнин с рядом натуральных компонентов — древесными волокнами и другими наполнителями — получается легкообрабатываемый материал, который, как и обычная пластмасса, можно перерабатывать литьём в формы. По физико-механическим характеристикам он не уступает органическим полимерам, но при этом, в отличие от них, остаётся полностью природным и биоразлагаемым.
Механические свойства
Биопластик на основе лигнина обладает высокой стойкостью практически к любым механическим воздействиям: выдерживает значительные нагрузки, не разрушается при сильных ударах и не деформируется со временем.
- Предел прочности — 15–20 Н/мм²;
- Модуль упругости при растяжении и при изгибе — 1000–5000 Н/мм²;
- Ударная вязкость — 2–5 кДж/м²;
- Твёрдость (испытание шариком) — 20–70 Н/мм².
Тепловые характеристики
- Коэффициент температурного расширения — 1×10⁻⁵ – 5×10⁻⁵ м/м·°C;
- Теплостойкость по Вика — 80–95 °C;
- Теплостойкость по Мартенсу — 54 °C;
- Теплопроводность — 0,384 Вт/м·К.
Электрические свойства
- Удельная поверхностная электропроводность — 5 Ом/м;
- Удельная объёмная электропроводность — 3 Ом/м.
Стойкость к внешним воздействиям
Материал устойчив и к биологическим факторам: его не разрушают грибки, бактерии, насекомые и грызуны. Он не страдает от моющих средств, не выцветает на солнце, спокойно переносит повышенную влажность и неблагоприятные погодные условия, включая значительные перепады температур.
Сферы применения
Лигниновый биопластик находит применение в самых разных отраслях: при изготовлении элементов салонов автомобилей, в строительстве и электронике, при производстве прецизионных изделий, мебели, музыкальных инструментов, бижутерии, игрушек и садового инвентаря.
Одно из ключевых преимуществ биопластика — возможность многократной переработки.
Заключение
Учитывая всё перечисленное, разработка технологии производства биопластиков на основе лигнина — один из самых актуальных вопросов для современного лесного и сельскохозяйственного комплекса.