Производство растительных полимеров стремительно набирает обороты и в нашей стране, и во всем мире.
Речь идет о пластике, изготовленном из возобновляемых источников биомассы, в том числе из сырья мискантуса, содержащего большое количество целлюлозы. Из него производят одноразовую посуду, упаковку и т.д.
Для изготовления природного термопластичного полимера из сырья мискантуса разработана химическая технология. Ее используют в 2 вариантах, в результате чего получается качественный экологически чистый полимерный материал с высокими показателями термопластичности
1 вариант технологии производства полимера из сырья мискантуса
Полимеры из сырья мискантуса изготавливают по химической технологии, предполагающей использование полученного из него гидротропного лигнина посредством гидролиза. На практике это выглядит так:
- сырье мискантуса затворяют водой
- полученную смесь под обычным атмосферным давлением нагревают до температуры кипения воды и выдерживают 5 – 60 минут
- из полученного раствора отбирают твердую фазу и отправляют на сушку
- высушенную твердую фазу обрабатывают ацетоном
- из обработанной твердой фазы отбирают фильтрат и удаляют из него ацетон до получения полимера
Посредством гидролиза сырья мискантуса из него выделяют гидротропный лигнин, который является основой для производства природного термопластичного полимера.
Его можно использовать в качестве сырья для производства топливных брикетов, моторных масел, ДСП и прочих современных материалов, где важны его термопластичные свойства.
2 вариант технологии производства полимера из сырья мискантуса
В наши дни для производства термопластичных полимеров из сырья мискантуса наряду с первым используется и второй вариант химической технологии получения гидротропного лигнина.
От первого варианта он отличается предварительным замачиванием сырья мискантуса в воде на протяжении 1 суток и ведением гидролиза при повышенном атмосферном давлении. Дальнейшие этапы производства полимера почти идентичны:
- нагрев смеси до температуры 190 градусов
- выдержка на протяжении 5 – 60 минут
- охлаждение до комнатной температуры
- отбор твердой фазы
- тщательная промывка водой
- сушка при температуре 100-110 градусов
- обработка ацетоном на протяжении 30 – 60 минут при постоянном кипении
- отделение твердого фильтрата
- удаление из фильтрата ацетона при комнатной температуре
- повторная обработка ацетоном
- отделение твердого фильтрата
- удаление из фильтрата ацетона при комнатной температуре до получения полимера
Оба варианта химической технологии производства термопластичного полимера из сырья мискантуса удается воплотить в жизнь благодаря высокому содержанию в нем нативной целлюлозы.
Получаемый из нее лигнин не содержит примесей серы и хлора.
Дальнейшая переработка лигнина
Лигнин, полученный из сырья мискантуса, является основным компонентом изготавливаемых по вышеприведенным технологиям термопластичных полимеров. Его последующая переработка предполагает:
- смешивание с щавелевой кислотой для расплавления с ее присутствием
- варку в насыщенном растворе муравьиной кислоты и последующее упаривание с целлюлозным волокном
В результате последующей переработки из лигнина, полученного из сырья мискантуса, образуется термопластичная черно-коричневая масса, отлично подходящая для использования в качестве наполнителя для ДВП.
Кроме того, из сырья мискантуса по химической технологии можно получать не только лигнин, но и содержащий воспламеняющиеся вещества (бутанол или этанол) продукт, предназначенный для получения энергии путем сожжения или использования для улучшения технологических свойств слоистых пластиков.
Эта технология предполагает добавление к лигнину пластификаторов и связующих веществ с последующим проведением сложных процедур ферментативного гидролиза, обработки ультразвуком, обучения электронным пучком и т.д.