CC BY
30
Норман А.Л. Кинетика полиморпзлционных процессов -М : Химия. 10V8 - 342с
5. Граси Н. Химия процессовдеструхции. - М Иностранная литература. 1978. - 3-S2с.
6 БдрамОоим Н.К Мсхаиохимик высокомолекулярных соединений - М . Химия. 19?! - 264с.
7. Снмонеску К.. Опрел К Мехлнохимия высокомолекулярных соединений. - М.: Мир, 1970. - 358с
Ц Гуль В Li.. Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров - М : Химия. 1979 - 362 с
9. Зайцев К.И., Мацюк Л.Н Сварка пластмасс. - М Машиностроение. 1978. - 224с.
10 Воюцкий С.С.. Каменский А II. Фошман И М. Прямые доказательства само- и взаимодиффузии при образовании адгезионной связи между полимерами // • Механика полимеров, 1966. №3. - C.446-4S2.
I! Басни В.Е. К вопросу о механизме диффузии при образовании адгезионной связи между полимерами // — Механика полимеров. 196?. N?5. - С.850.
12. Мозговой И.В. Физико-химическая модель механизма образования соединения при ультразвуковой сварке пластмасс// — Прогрессивные технологические процессы заготовитель-ного
производства. Межвузовский сборник научных трудов/ подред А.К Машкова - Новосибирск. 1976 - С. 147-162.
13. Шугилов Б.А. Основы физики ультразвука. - Л. Изд-во Ленинградского университета. 1980 - 78 с.
Н Мозговой И.В. Особенности ультразвуковой сварки высокоэластнчных полимеров// Экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов а сварочном проилводстве Тез дока. - Челябинск. 1986. - С.29-31
МОЗГОВОЙ Иван Васильевич, д.т.н., профессор, зап. кафедрой "Химическая тех геология органических веществ".
ДАВИДАН Геннадий Михайлович, доцен т кафедры "Химическая технология органических веществ" НЕЛИН Анатолий Григорьевич, доцент кафедры "Химическая технология органических веществ". МОЗГОВОЙ Евгении Иванович, аспирант. МОЗГОВОЙ Олег Иванович, студент.
Статья поступила в редакцию 14.11.00 г. © Мозговой И.В., Давидан Г.М., Нелин А.Г., Мозговой Е.И., Мозговой О.И.
УДК691.1 ЕВ> ГУРОВА
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ГИДРОЛИЗА НА СВОЙСТВА БЕЛКОВЫХ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В работе обозначены основные группы технических пенообразователей для получения пенобетонов. Указывается на преимущество белковых пенообразователей перед синтетическими. Представлены результаты экспериментальных исследований некоторых свойств белковых кератинсодержащих гидролизатов в зависимости от условий гидролиза (температуры и продолжительности).
В индустрии строительных материалов все боль-: шее место занимает производство изделий из пено-, бетона. Этот материал заслуживает большого внимания в результате присущих ему свойств, таких как негорючесть, экологическая чистота, низкая теплопроводность, позволяющих производить из него высокоэффективные и в т.ч. долговечные конструкции.
Пенообразователи для пенобетона могут быть различного происхождения. Синтетические ПАВ являются продуктами нефтепереработки и нефтехимического синтеза (клееканифолышй ККП, ПО-1. ПО-ЗНП. ПО-6НП. ПО-6НП-М. ПО-бК. АреК0М-4, | ПО-ПБ-1, ПБ-2000, Морпен. Пеностромимногиедр.Ь В последнее время предложены пенообразова тели на основе синтетических моющих веществ типа «Про-| гресс», «Астра» и др. Белковые пенообразователи получают на основе натурального протеина. На \ сегодня известен ряд протеиновых пенообразователей (1-3): Неопор (Германия), Унипор {Казахстан), АддименгСБЗ! Л {Германия). ФоамЦем (Италия).
Опыт, накопленный в строительной индустрии, показывает, что белковые пенообразователи, по сравнению с синтетическими, считаются с позиции
технологической эффективности наиболее предпочтительными ддя получения пенобетона. Они способны образовывать более долговечную иену на воздухе и в цементном тесте. Существенный недос та ток импортных пенообразователей - высокая стоимость Следовательно, одним из перспективных направлений в данной области является получение местного недорогого технического пенообразователя на белковой основе со стабильными во времени характеристиками пены.
Переработка белкового сырья осуществляется с использованием различных химических веществ: кислот, щелочей и др. При этом структурные элементы сырья претерпевают большие изменения. Происходит гидролиз белка, т.е. распад сложного вещества на более простые составные части. Одной из причин пенообразования является именно наличие продуктов распада белков. Поэтому белковые гидро-лизаты могут найти широкое применение при получении технической пены для приготовления пенобетона.
Известно, что скорость и глубина шдролиза белка зависят от концентрации химического реагента (кислот!.: или щелочи), его количественного соотношения
er
SO 70 60 50 40 30 20 10 О
70 85 100
температура гилролпза. °С
□ 3% NaOH □ 5% NaOH
70 85 100
температура i мдролиза, "С □ 3% NaOH □ 5% NaOH
3% NaOH
5% NaOH
70 85 100
температура ги.чролиза.°С
В 25%-й pairniop гн;фстшта
□ 50%-й растиор гилролнзлта
□ ! 00%-и гилролизат
70 S5 100
температура пиролиза, сС
■ 25%-rt расгрор гилролпзата
□ 50%-й раствор I ндролизата
□ 100%-й шлролизат
Риг. Зависимость свойств белкоиых гидролниитои от температуры гидролиза
с белком, температуры и времени нагрева [-1J. Следовательно, повлиять па характеристики гидро-лизатов возможно несколькими путями: изменяя либо концентрацию щелочи в растворе, либо температуру или продолжительность гидролиза.
При изменении данных технологических параметров изменяется конформация белков в растворе, длина пептидной цепи и разветвлен но сть углеводородного радикала, вязкость раствора |5,б].
Умеренная разветвленность углеводородного радикала повышает пенообразующую способность, чрезмерная разветвленность — ухудшает ее. Длина цени углеводородного радикала влияет как на пенообразующую способность, так и на устойчивость пены. Максимальная устойчивость пены свойственна поверхностно-активным веществам со средней длиной углеводородного радикала. Снижение пенообразующей способности и устойчивости пены по мере увеличения длины цепи поверхностно-активного веществ объясняется уменьшением их растворимости.
Вязкость рас творов зависит от pH среды и оказывает существенное влияние на пенообразующую способность и устойчивость пены. Рост вязкости наблюдается по мере увеличения концентрации гидроксид-ионов в растворе. Вязкость также растет с увеличением концентрации белка в водном растворе гидролизата. Данная особенность объясняется межмолекулярным электростатическим взаимодейсшием между молекулами белка, сильным отклонением
формы некоторых белковых молекул ог сферической, а также внутримолекулярным взаимодействием между пептидными цепями [7| Поданным [8] повышение вязкости вызывает увеличение стабильности пены. Однако в работе |9) отмечено, что максимальная устойчивость иены не всегда соответствует максимальной вязкости раствора. В одних случаях при достижении некоторых значений вязкости, раствор полностью теряет способность к вспениванию, в других — максимальная устойчивость иены достигается при определенной величине вязкости раствора. Такое поведение вязкости на стабильность пены об ъясняется разным поведением маловязких и высоковязких растворов и различным характером стабилизации поверхностных слоев пленок.
Ранее было рассмотрено влияние концентрации щелочи на физико-химические свойства белковых кератинсодержащих гидролизатов (10). В данной работе приводятся результаты исследования влияния температуры и продолжительности гидролиза на некоторые свойства гидролизата.
Для летальной проработки вопроса были исследованы щелочные гидролизаты с концентрацией ■ 2 №ОН 3 и 5% в растворе. Сравнивая гидролизаты, | | полученные при температурах гидролиза 70.85, 100 > °С, можно сделать три вывода о ее влиянии на \ 2 свойства белковых гидролизатов (рис.). 1 5
Во-первых, доля нерастворившегося белкопого = сырья уменьшалась пропорционально увеличению температуры гидролиза. При этом минимальное
значение этого показателя наблюдалось при температуре 100 °С с 5%-й концентрацией щелочи в растворе - 42%, а максимальное - при температуре 70°С с 3%-й концентрацией щелочи - 08%.
Во-вторых, плотность белкового гидролизата повышалась с ростом температуры гидролиза. Особенно это становилось ярко выражено по мере роста концентрации щелочи в растворе. Так, при концентрации !МаОН в количестве 5% от массы белка, при 70°С плотность гидролизата была равна 1020 кг/м3, при 85 иС-1036 кг/м3, при 100 °С-1063 кг/м3.
В-третьих, показатель вязкости повышался при максималь ной темпера-ту ре гидролиза (1О0''С) приблизительно в 1,5- 2 раза больше, чем при температуре 70°С.
Степень гидролиза, а, следовательно, и плотность раст воров возрастает не только с повышением температуры. но и с продолжительностью гидролиза. За изменением плотнос ги гидролизата следили в течение 10 часов. Пробы отбирались каждый час. Установлено, что наибольший прирост плотности наблюдается в первые 4-6 часов, потом рост замедляется и гидролиз протекает незначительно.
В результате проведенных исследований белкового гидролизата и в дальнейшем испытаний его водных растворов по показателям кратности и стабильности пены во времени, определен рациональный режим гидролиза данного вида сырья: температура не ниже 85 °С, продолжительность процесса - не менее 6 часов.
Еще в 2001 - 2002 г. под руководством к.т.н., проф. Ушакова В.В. был создан первый перспективный материал на основе отходов и побочных продуктов пищевой промышленности «Белпор-1ом», который до сегодняшнего дня серийно выпускается омскими предприятиями. С нашего рынка он полностью вытеснил немецкие пенообразователи типа «Неопор», так как не уступает им но качеству, а но цене значительно дешевле [11).
Библиографическим список
1. Касторных Л И Добавки и бетоны я строительные растворы /Д.И Касторных • Ростов н/Д.: Феникс. 2005. - 221 с
2. Козлов Ю.Н. Кунайстройсервис: всегда учитывать потребности клиента /Ю.Н. Козлов //Строительные материалы. -2006.-N»6. С. 14-J5.
3. Балмасов Г.Ф., Мешков П.И. ПенообразовательFoainCem для ячеистого бетона /I Ф Балмасов. П.И. Мешков //Строительные материалы. - 2006 - №6. С.20-21.
4. Файвишевский М.Л. Производство животных кормов / М.А Файвишевский. С.Г Либерман - М.:Легкая и пищев пр-ть. 1984.-328 с.
5. Бирштсйн Г.М. Конформация макромолекул /Г.М. Бирштейн, О Б. Птицнн. • М.: Наука. 1964. -214 с.
6 ТихомировВ.К. Пены/В.К.Тихомиров - М.: Химия, 1983 ■263 с
7. Троицкий Г.В. Дефектные белки: иостсннтетичеСкая модификация /Г.В. Троицкий • Киев: Паук, думка, 1991 - 232 с.
8. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения /В.К. Тихомиров - М.: Химия, 1975. - 2G3 с.
9. Меркин А.П. Непрочное чудо/А.П. Меркин.П Р. Траубе • М.: Химия. 1983 - 221 с.
10 Гурова Е.В. Влияние концинтрации щелочи на физико-химические свойства белковых гидролизатов /Е.В. Гурова // Повышение качества материалов дорожного и строительного назначения Сб науч. тр. /Омск: СибДДИ. 2001. - С 75-79.
11. Выбор химических добавок д\я бетонов в Омской области /В.В. Ушаков // Строительные материалы. • 2005. • № 10. С. 21
ГУРОВА Елена Викторовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Дорожное и строительное материаловедение».
Статья поступила в редакцию 16.11.Об г. © Гурова Е.В.
Книжная полка
Наука и нанотехнологин: Материалы научной сессии СО PAII22 декабря 2006 г. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2007. - 267 с.
В настоящем издании опубликованы доклады научной сессии Президиума СО РАН "Наука и нанотехнологии", состоявшейся 22 декабря 2006 г. в Новосибирском академгородке. Показаны возможные направления исследований в данной области и перспективы их дальнейшего развития в XXI в.
Моноатомные ступени на поверхности кремния / Латышев AB., Асеев АЛ. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006.-242 с.
В книге представлены результаты исследований структурных процессов, протекающих на поверхности кремния при сублимации, адсорбции, гомо- и гетероэпитаксиальном росте, термическом отжиге и газовых реакциях, полученные с помощью разработанного в ИФП СО РАН уникального диагностического метода — in silu сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии. Для физиков, специалистов и студентов, занимающихся вопросами материаловедения, физики кристаллизации, молекулярно-лучевой эпитаксии, атомными процессами на поверхности твердого тела, методами наноструктурирования, нанодиашостики и развитием кремниевых нанотехнологий. Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т физики полупроводников.
