Проблемы и новые возможности повышения барьерных свойств биоразлагаемых полимеров для экологичной упаковки

Биоразлагаемые полимеры стали объектом огромного научного и промышленного интереса благодаря их экологически безопасной способности к компостированию. В интересах рыночной экономики и с учетом повторяющихся экологических угроз биоразлагаемые материалы должны играть более важную роль в упаковке, на которую в настоящее время приходится 60% пластмассовых изделий. Однако практическое применение биоразлагаемых полимеров в упаковке по-прежнему сопряжено с рядом проблем, особенно с низкими барьерными свойствами по отношению к газам и влаге, которые значительно ограничивают использование современных биоразлагаемых полимеров в пищевой упаковке. Эффективными стратегиями преодоления низких газо- и влагобарьерных свойств биоразлагаемых полимеров считаются регулирование архитектуры цепей и степени кристалличности, смешение расплавов и многослойная соэкструзия, применение нанотехнологий и поверхностных покрытий; эти подходы интенсивно исследуются на протяжении нескольких десятилетий. В настоящем обзоре подробно рассмотрены барьерные свойства по отношению к кислороду и водяному пару у代表ительных биоразлагаемых полимеров, представленных в ведущих направлениях исследований, с особым вниманием к теоретическим моделям и экспериментальным модификациям, направленным на улучшение их барьерных характеристик. Обобщено влияние различных стратегий на повышение барьерных свойств, а также преимущества и недостатки каждого метода. Обсуждаются ограничения существующих методов и предлагаются потенциальные подходы к их преодолению. В заключение обзора сформулированы актуальные проблемы, связанные с барьерными свойствами, переработкой и масштабированием производства биоразлагаемых полимеров для рынка пищевой упаковки, а также перспективы применения этих полимеров в области экологичных композиционных материалов.