Хвоя голубой ели сделала бумагу прочнее и устойчивее к гниению

Исследователи МГТУ имени Баумана нашли способ заметно улучшить обычную бумагу, добавив в неё экстракт хвои голубой ели. Результат — материал, который прочнее и гибче исходной бумаги, а главное, гораздо дольше сопротивляется гниению во влажной почве. Это важно для упаковки и специальных бумаг, которые должны служить долго, не превращаясь в труху.

Хвойный экстракт получали из хвои ели колючей (Picea pungens) — той самой голубой ели, которую часто высаживают в городах. После 30 лет декоративные свойства дерева теряются, и его приходится заменять. Спиленный материал как раз и стал дешёвым сырьём для экстракта. В нём обнаружили более 300 органических соединений, включая терпены, спирты и фенолы, которые обладают антисептическими свойствами. Проверка на дрожжевой культуре Saccharomyces cerevisiae показала: экстракт подавляет рост микроорганизмов в 10–50 раз по сравнению с контрольным образцом.

Саму бумагу пропитывали стиролом с добавлением этого экстракта и полимеризовали при 80 °C. Получился композит, который при испытаниях на разрыв показал прочность 22–48 МПа и удлинение 3–4% — против 17–19 МПа и 2–3% у немодифицированной бумаги. Гибкость тоже выросла: число изгибов при поперечной нагрузке превысило 10 (у обычной бумаги — 5), а при продольной — более 60 (у композита без экстракта — 54, у бумажной основы — менее 35). Органические вещества из хвои, по-видимому, играют роль пластификатора, делая материал менее жёстким.

Но самое интересное — поведение в почве. За три летних месяца чистая бумага потеряла больше 10% массы и почти полностью разрушилась. Композит со стиролом без экстракта потерял 1–2% и сохранил форму. А образцы с хвойным экстрактом практически не изменились ни по массе, ни по размерам. Иными словами, добавка из голубой ели не только укрепляет бумагу, но и защищает её от биокоррозии.

Авторы подчёркивают: материал остаётся относительно экологичным, поскольку сочетает возобновляемое растительное сырьё с небольшим количеством полимера. Такой композит может найти применение в упрочнённой упаковке и специальных бумагах, расширяя возможности использования отходов древесной зелени.

Исследование опубликовано в журнале «Химия растительного сырья»

Изображение на обложке: разработано Magnific