CC BY
12nary ammonium bases with alkoxymethyl radicals at nitrogen. // Collection of proceedings of TSNIDI.1969. N 20. P. 22-26 in Russian).
5. Романова Т.В., Фомин А. Г., Донцов А.А. // Каучук и резина. 1988. № 8. С. 15-18;
Romanova T.V., Fomin A.G., Dontsov A.A. // Kauchuk i resina. 1988. N 8. P. 15-18 (in Russian).
Кафедра биоорганической химии
УДК 678.552
А.С. Высоковский, И.С. Коротнева, А.В. Комин, Е.А. Полякова
БИОКОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЛАТЕКСОВ
И ПРИРОДНЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
Разработаны биокомпозиционные полимерные материалы на основе водных дисперсий поливинилацетата, карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидного графт-сополимера, карбоксилсодержащего бутадиен-метилмета-крилатного сополимера и высокомолекулярных природных полисахаридов для изготовления элементов декора.
Ключевые слова: синтетический полимер, биокомпозиционный материал, вязкость, загущающий агент, пластификатор
В последние годы возрос интерес к материалам на основе природных полимеров, таких как крахмал и хитин, структура которых позволяет им участвовать в круговороте веществ и поэтому быть экологически безопасными. Природные полимеры под влиянием различных микроорганизмов или продуцируемых ими ферментов разлагаются на низкомолекулярные вещества, участвующие в метаболизме простейших форм жизни [1].
Композиции полисахаридов с синтетическими полимерами должны достаточно быстро деградировать под воздействием окружающей среды: химических (кислород воздуха, вода), физических (солнечный свет, тепло) и биологических (бактерии, грибы, дрожжи, насекомые) факторов. Эти факторы действуют синергически и в конечном итоге приводят к фрагментации полимера за счет деструкции макромолекул и превращения их в низкомолекулярные соединения, способные участвовать в естественном круговороте веществ в природе [1].
Данная работа посвящена получению биокомпозиционного материала на основе природных высокомолекулярных несахароподобных полисахаридов и синтетических латексов для изготовления элементов декора. В качестве связующих бы-
ли опробованы различные синтетические полимерные дисперсии.
Между синтетической полимерной матрицей и природным наполнителем необходимо создать высокое адгезионное или аутогезионное взаимодействие, которое обеспечит монолитность материала [2].
Одним из самых распространенных адге-зивов, выпускаемых промышленностью и характеризующихся невысокой стоимостью, является клей на основе дисперсии поливинилацетата (ДФ 49/2, 5С). Поэтому в работе проведено исследование по его использованию в качестве связующего.
Используя результаты работ [3,4], проводились исследования по применению водных дисперсий карбоксилсодержащего бутадиен-метил-метакрилатного сополимера (БМК) [3] и карбок-силсодержащего бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидного графт-сополимера (КБСК) [4] в высокоадгезированных системах, поэтому эти ла-тексы были синтезированы и апробированы для изготовления биокомпозиционного материала.
Коллоидно-химические характеристики латексов, используемых для получения композиционного материала, определяющие их свойства, представлены в таблице.
Таблица
Коллоидно-химические характеристики синтетических латексов
Примечание: С.О. - содержание сухих веществ, а - поверхностное натяжение, q - условная вязкость, D^ -средний диаметр частиц
Note: С.О. - solid residue, а - surface tension, q - relative viscosity, D^ - particles average diameter
В работе установлено, что для лучшего совмещения и смешивания компонентов на шнеко-вом аппарате требуется определенная условная вязкость водной дисперсии полимера (q), которая по визкозиметру ВЗ-4 должна составлять не менее 30 сек. Этому условию удовлетворяла только водная дисперсия поливинилацетата ДФ 49/2 5С (таблица). Для регулирования вязкости латексов БМК и КБСК изучено влияние загущающего агента - раствора натриевой соли КМЦ (рисунок).
Характер загущения определяется природой и концентрацией загущающего агента и стабилизирующих латекс низкомолекулярных поверхностно-активных веществ. Загущение может протекать как за счет образования агрегатов частиц при адсорбции на них полимерных молекул, так и путем растворения этих молекул в водной фазе с образованием непрерывной структурной сетки.
ю, масс. ч.
Рис. Регулирование вязкости латексов КБСК и БМК-30 раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы: 1 - КБСК, 2 - БМК; -q - условная вязкость латекса; ю - количество натриевой соли карбоксиметилцеллюзы Fig. Regulation of the viscosity of KBSK and BMK-30 latexes with solution of sodium carboxymethyl cellulose: 1 - KBSK, 2 - BMK; q - relative viscosity; ю - amount of sodium carbox-ymethyl cellulose
В качестве наполнителей использованы высокомолекулярные природные полисахариды, выбор которых обусловлен их высокой биодегра-дируемостью, невысокой стоимостью, доступно-
стью. При получении композиционного материала, кроме полимерной матрицы и наполнителя, необходимы пластификатор, загуститель и другие. Для улучшения смачивания наполнителя дисперсиями полимеров, снижения склонности частиц к агломерации поверхность порошкообразных наполнителей обрабатывалась поверхностно-активными веществами (DisponilAES 63, Сульфо-нол НП-3).
Для облегчения смешения природного и синтетического полимеров, а также для предотвращения преждевременного высыхания композиционного материала при формовании из него изделий в качестве пластификатора использовали вазелиновое масло.
С использованием указанных компонентов были получены образцы биокомпозиционного материала, из которых затем формовались изделия кубической формы, затвердевающие на воздухе при комнатной температуре, что является специфической особенностью нового композиционного материала. Изделия подвергали испытаниям ударом, падением и намачиванием по ГОСТ Р 51555-99 и после этого анализировали процент их разрушения. Наилучшие показания получены для образцов, приготовленных с использованием в качестве связующего КБСК и БМК, в которых разрушение при всех видах испытаний составило не более 0,01 % от их первоначальной массы.
Для установления возможности биодегра-дируемости композиционного материала по окончании срока его эксплуатации, на образцы биокомпозита были инкубированы плесневые микро-мицеты родов Aureobasidшm и Асгетопшт, которые являются эффективными биодеструкторами полимерных материалов [5]. На восьмые сутки инкубации обнаружен активный рост плесневых культур на образцах композиционного материала. Микромицеты, проникая в образец, свое воздействие начинают с природного наполнителя, споры концентрируются на нем, и в результате своего роста и развития они пронизывают всю структуру полимерного композита тем самым, создавая концентрации напряжения, распорные усилия и нарушая аморфную область синтетического полимера, что сопровождается дефектообразованием. Обнаружена потеря формы и прочности образцов композиционного материала, а также с помощью микроскопических исследований установлена дефективность зерен полисахаридов и истончение полимерных нитей, связывающих их, вследствие развития и роста мицелия микромицетов на поверхности и в толще образцов.
Таким образом, в результате исследования установлены качественные составы новых био-
Table. Colloid-chemical properties of synthetic latexes
Марка латекса СО., % с, мН/м Ц, с Аф, нм
БМК 42 40,2 10 165
КБСК 37 65,1 13 150
ДФ 49/2, 5С 51 35,2 35 350
композиционных материалов на основе синтетических латексов с большим содержанием природных полимеров, что обеспечивает их высокую степень биодеградируемости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Суворова А.И., Тюкова И.С. // Высокомолекулярные соединения. 2008. Т. 50. №.7. С. 1162-1171.; Suvorova A.I., TyukovaLS. // Vysokomolekulyarnye soedineniya. 2008. V. 50. N 7. P. 1162-1171 (in Russian).
2. Любин Д. Справочник по композиционным материалам. М.: Машиностроение. 1988. 448 с.;
Lyubin D. Composite handbook. M.: Mashinostroenie. 1988. 448 p.(in Russian).
3. Коротнева И.С., Петухов А.Б., Миронова Н.М. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1997. Т. 40. Вып. 2. С. 74-78.;
Korotneva LS., Petukhov A.B., Mironova N.M. // Izv. Vyssh.Uchebn.Zaved.Khim.Khim.Tekhnol. 1997. V. 2. N 2. P. 74-78 (in Russian).
4. Высоковский А.С., Голиков И.В., Коротнева И.С., Курбатов В.Г. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып. 11. С. 75-77;
Vysokovskiy A.S., Golikov I.V., Korotneva I.S., Kurbatov
V.G. // Izv. Vyssh.Uchebn.Zaved.Khim.Khim.Tekhnol. 2012. V. 55. N 11. P. 75-77 (in Russian).
5. Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов. М.: Химия. 1987. 345 с.;
Liigaiiskas A.Yu., Mikulskene A.I., Shlyauzhene D. Catalog of micromycetes-biodestruktors of polymeric mate-rials.-М.: Khimiya. 1987. 345 р. (in Russian).
Кафедра химии и технологии биологически активных и высокомолекулярных соединений
УДК 54.057
Е.А. Данилова, А.В. Талакуева, Р.М. Галиев, Т.В. Кудаярова, М.К. Исляйкин
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ИМИНО-4-ТИОБИУРЕТА
(Ивановский государственный химико-технологический университет) e-mail: [email protected], [email protected]
Проведена детализация ранее запатентованного способа получения 2-имино-4-тиобиурета взаимодействием дициандиамида с тиосульфатом натрия в слабокислой среде.
Ключевые слова: дициандиамид, тиомочевина, амидинтиомочевина, 2-имино-4-тиобиурет, синтез
Тиомочевина и ее производные являются универсальными промежуточными продуктами для синтеза диоксида тиомочевины, красителей, антипиренов, ускорителей вулканизации, средств защиты растений, пестицидов, ингибиторов коррозии [1-6] и лекарственных препаратов на основе тиазола (например, антисептических, наркотических и туберкулостатических) [7-9]. 2-Имино-4-тиобиурет не только используется для синтеза антигистаминовых Н2-рецепторов (фамотидин (famotidine) [10] но и сам является эффективным антигипоксантом [11]. В настоящее время интерес к 2-имино-4-тиобиурету вызван еще и тем, что он является активным звеном при проведении анион-темплатных самосборочных процессов [11, 12].
В экспериментальной фармакологии широко известен антигипоксант амтизол (3,5-диамино-1,2,4-тиадиазол, получаемый из 2-имино-4-тиобиурета), который был рекомендован Фар-
макологическим комитетом Минздрава РФ в качестве эталонного препарата при изучении антиги-поксических свойств новых соединений [13] и успешно прошел клинические испытания. Однако внедрение в практическое здравоохранение сдерживается, в частности, из-за отсутствия удобной технологии его производства.
Целью наших исследований является разработка технологически приемлемого, экологически безопасного производства 2-имино-4тио-биурета, обладающего высоким качеством продукта и низкой себестоимостью.
Ранее нами сообщалось о новом способе получения 2-имино-4-тиобиурета (гутимина, гуа-нилтиомочевины, амидинотиомочевины), заключающегося во взаимодействии дициандиамида с тиосульфатом натрия в слабокислой среде (схема) [14-16].
