Растворимый в воде пластик: зачем он нужен и где используется
28 февраля 2025 год
Сама идея растворимого в воде пластика звучит крайне привлекательно. Только представьте: вы используете одноразовую упаковку и после этого не переживаете, куда бы ее сдать на переработку: растворили в воде и все.
Некоторые исследования указывают на недооцененность этого типа материалов научным сообществом. Ведь такие полимеры не нужно вторично перерабатывать, они могут быть использованы в качестве безопасной пленки для пищевых продуктов. По окончанию срока их службы их можно утилизировать, растворив в воде.
Однако это обманчивая простота: полимер не разрушается в воде, а растворяется. Поэтому вопрос об его утилизации все еще стоит. Кроме того, в чистом виде поливиниловый спирт не слишком торопится разлагаться в окружающей среде, он нуждается в некоторых модификациях.
Как это можно сделать? PVA можно модифицировать химически или добавить наполнитель — это позволит изменять его свойства. И если к пленкам из чистого поливинилового спирта были вопросы (они теряют свои барьерные свойства под действием воды, что не очень удобно для упаковочных материалов), то наполнив полимер целлюлозой и димером алкилкетона, можно увеличить механическую прочность пленки почти в 1,5 раза и придать ей стойкость к воде, водяному пару и ультрафиолету. При этом скорость биоразложения материала только увеличивается. Пленке на основе поливинилового спирта можно придать дополнительные антибактериальные и противогрибковые свойства. Совместив PVA и ксантовую камедь, можно получить композиционный материал, вполне пригодный для упаковки продуктов, время разложения такой упаковки составит всего лишь 12 часов. А видоизмененный хитозан + PVA дает отличную биоразлагаемую, незапотевающую пленку для продуктов с антибактериальным эффектом.
Чисто теоретически пленку из PVA можно растворить и выпить. Результаты исследования токсичности поливинилового спирта на пресноводных рыбах показали отсутствие значительных эффектов. Однако это не значит, что подобные действия будут полезны для вашего здоровья.
3D-печать Из-за свойства водорастворимости создавать какие-либо изделия из PVA на 3D-принтере оказывается нецелесообразно. Но это же свойство сделало его востребованным материалом в аддитивной технологии. Дело в том, что для печати геометрически сложных фигур всегда требуются конструкции-поддержки. Эти элементы удаляются после того как печать была завершена, и если поддержка была изготовлена из слишком прочного материала, то ее необходимо спилить. Эта операция может повредить основную конструкцию или полностью сломать ее. Поэтому водорастворимый поливиниловой спирт в качестве материала поддержки для 3D-печати стал особенно популярен.
image.png459.39 KB Фото этапов создания сложной геометрической формы методом 3D-печати с поддержкой из растворимого PVA (Фото: 3d-diy.ru)
Биомедицина Это одно из самых больших и динамично развивающихся направлений использования поливинилового спирта. Неудивительно: поливиниловый спирт становится основой многокомпонентных каркасов для замены костной ткани. В состав таких материалов могут также входить желатин, хитозан и гидроксиапатит, что в итоге ускоряет заживление травм кости.
Схема создания и нагрузки матрицы из желатина, хитозана, поливинилового спирта и гидроксиапатита (Фото: ars.els-cdn.com)
На совмещение поливинилового спирта с биополимерами из панцирей ракообразных — хитина и хитозана — вообще очень много надежд: тут вам и безопасное использование внутри организма, и антибактериальные эффекты и нетоксичность. С учетом пластичности полученного материала из него можно делать не только костные имплантаты, но и пленки, губки и многое другое. Есть даже варианты его использования в качестве поглотителя радиоактивного бета-излучения.
Поливиниловый спирт давно и широко используют в мягких контактных линзах, глазных каплях, в сосудистой хирургии, а также в качестве искусственного хряща и мениска. Например, из PVA делают имплантаты ушной раковины.
На основе PVA делают чувствительные к изменению кислотности и температуры гидрогели, способные направленно доставлять лекарственные препараты, в том числе и противораковые. Также для этих целей используются микро- и наночастицы PVA со всевозможными добавками, нагруженные теми же препаратами. Вместе с нетоксичностью и биосовместимостью эти «суперспособности» поливинилового спирта делают его крайне привлекательным для селективной доставки лекарственных средств.
А еще антибактериальные пленки на основе поливинилового спирта используют для ранозаживления или лечения опухолей.
Косметика Вы можете встретить поливиниловый спирт в составе некоторых косметических средств в качестве загустителя и пленкообразователя. Это вещество применяют везде: от средств для умывания до декоративной косметики. Оно безопасно, нетоксично и редко когда вызывает аллергическую реакцию.
Другие области Мельчайшие фильтрующие пленки на основе сшитого PVA неплохо отделяют солевые компоненты от воды, поэтому могли бы использоваться для систем опреснения, подготовки питьевой воды и просто очистки стоков. Поливиниловый спирт используют для создания синтетических волокон, в качестве добавки в полимеры, для иммобилизации (то есть обездвиживания) клеток в микробиологии, для синтеза других полимеров. Области применения PVA расширяются с каждым годом.
Что в итоге? На деле оказывается, что водорастворимые полимеры могут быть очень полезны. Поливиниловый спирт нашел применение в самых разных сферах. Кое-где он уже сейчас успешно используется для решения разных задач (3D-печать, медицина и т. д.) и прочно занял свое место. Для решения некоторых проблем конкретные способы применения поливинилового спирта еще предстоит разработать. Например, для создания более экологичной пластиковой упаковки. Однозначно область его применения в ближайшие годы будет только расширяться и поливиниловый спирт мы будем встречать чаще.
