CC BY
0УДК 54 Нармамедова Р.Ш., Дурдыева С.Г., Аманова О.Г.
Нармамедова Р.Ш.
преподаватель кафедры «Химия и методика преподавания» Туркменский государственный педагогический институт им. С. Сейди
(г. Туркменабат, Туркменистан)
Дурдыева С.Г.
студент специальности «Химия» Туркменский государственный педагогический институт им. С. Сейди
(г. Туркменабат, Туркменистан)
Аманова О.Г.
студент специальности «Химия» Туркменский государственный педагогический институт им. С. Сейди
(г. Туркменабат, Туркменистан)
ПОЛУЧЕНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМОГО ПОЛИМЕРА ИЗ КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА
Аннотация: в последние десятилетия возрос интерес к разработке биополимеров как экологически чистой альтернативы традиционным синтетическим полимерам. Одним из перспективных сырьевых источников для производства биополимеров является картофельный крахмал, обладающий уникальными химическими и физическими свойствами. Данная статья посвящена процессу получения биополимера на основе картофельного крахмала, анализу его биодеградации и применению в различных областях, включая упаковочную индустрию и сельское хозяйство. Исследуются основные этапы модификации крахмала, а также параметры, влияющие на физико-химические свойства получаемого полимера. Результаты показывают, что использование картофельного крахмала для создания биополимеров может стать эффективной альтернативой для сокращения загрязнения окружающей среды.
Ключевые слова: биополимер, картофельный крахмал, биодеградация, экологическая безопасность, биоразлагаемый пластик, модификация крахмала.
Введение. Проблема загрязнения окружающей среды синтетическими полимерами обостряется по мере их накопления, что стимулирует развитие биоразлагаемых материалов из возобновляемого сырья. Картофельный крахмал — один из самых доступных и легко возобновляемых природных полимеров, что делает его перспективной альтернативой для создания биопластиков. Благодаря способности к биодеградации, крахмаловые биополимеры способны минимизировать экологические риски, обеспечивая эффективное разложение после использования.
Основная часть. Картофельный крахмал состоит из амилозы и амилопектина, что придаёт ему высокую вязкость и способность к гелеобразованию. Он также обладает способностью к термической модификации, что важно для создания биоразлагаемых материалов с регулируемыми свойствами. Использование крахмала позволяет создавать пластики с различными степенями жесткости и эластичности, подходящие для различных промышленных применений.
Картофельный крахмал сам по себе имеет ограниченные механические свойства, поэтому для улучшения его характеристик его подвергают химической модификации, чтобы создать биополимер с оптимальными свойствами для конкретных применений. Основные методы химической модификации включают:
1. Этерификацию и ацилирование — реакции введения функциональных групп, таких как ацетильные или этеровые группы, для улучшения гидрофобных свойств крахмала. Это позволяет повысить устойчивость к влаге и улучшить механические свойства.
2. Окисление — процесс окисления крахмала в мягких условиях, создающий карбоксильные группы, что увеличивает способность материала к биодеградации и повышает его стабильность.
3. Сшивание — внедрение связующих агентов, таких как дикарбоновые кислоты, для создания пространственно-сшитых сетей, что увеличивает механическую прочность и стойкость к деформации.
Химическая модификация позволяет создать материалы с заданными свойствами, пригодными для использования в упаковочной промышленности, медицине и других областях Пластификация картофельного крахмала — важный этап получения биополимеров, так как чистый крахмал хрупок и ломок. Для придания ему эластичности используют пластификаторы, такие как:
Глицерин - популярный пластификатор, способствующий увеличению эластичности и растяжимости полимера за счёт ослабления внутренних связей между молекулами крахмала.
Сорбит - обладает схожими свойствами с глицерином и также улучшает механическую прочность биополимера.
Полиэтиленгликоль (ПЭГ) - добавка, которая улучшает совместимость крахмала с другими полимерами и снижает температуру плавления композитов.
Метод механической пластификации позволяет улучшить гибкость и эластичность крахмальных биополимеров, что делает их пригодными для создания упаковочных материалов, плёнок и одноразовых изделий.
Термопластический метод включает следующие этапы:
1. Подготовка крахмала - На первом этапе картофельный крахмал тщательно очищается, высушивается и измельчается до мелкодисперсного состояния. Это необходимо для получения однородной смеси, которая обеспечит равномерное плавление и формование в дальнейшем. Очищенный крахмал обладает высокой вязкостью и способен к термообработке, что важно для создания качественного термопластичного материала.
2. Смешивание с пластификаторами - пластификаторы, такие как глицерин и сорбит, добавляют в смеси, чтобы улучшить текучесть материала.
3. Процесс термообработки - при термопластическом методе крахмальную смесь нагревают до температуры 160-180°С, которая превышает температуру желатинизации крахмала и позволяет ему переходить в
пластичное состояние. При этом крахмал плавится, а его структура меняется за счёт взаимодействия с пластификаторами. Важно поддерживать оптимальный температурный режим, так как излишний нагрев может привести к разложению крахмала и снижению качества материала.
3. Экструзия — смесь нагревают до температуры плавления крахмала (около 160-180°С) и экструдируют через сопло, создавая форму нужного изделия или листового материала.
4. Охлаждение и формование — после экструзии материал охлаждается и принимает устойчивую форму, пригодную для использования.
Этот метод позволяет получить термопластические биополимеры, подходящие для производства одноразовой упаковки и предметов личной гигиены. Термопластический метод получения биополимеров из картофельного крахмала представляет собой перспективное направление в разработке экологически чистых материалов. Он позволяет создавать изделия с различными механическими свойствами, которые могут полностью разлагаться в естественных условиях. В условиях усиления требований к экологической безопасности термопластические биополимеры из картофельного крахмала могут стать значимой альтернативой синтетическим полимерам, сокращая загрязнение окружающей среды и предоставляя широкие возможности для применения в различных отраслях.
Заключение. Использование картофельного крахмала в качестве сырья для получения биополимеров представляет собой перспективное направление в развитии устойчивых материалов, способствующих снижению негативного воздействия на окружающую среду. Биополимеры на основе крахмала обладают высокой степенью биоразлагаемости, низкой токсичностью и могут быть адаптированы для различных целей в промышленности. Необходимы дальнейшие исследования для улучшения механических свойств таких биополимеров и расширения их области применения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Аракелян А. К., Серебренникова А. О. Получение биоразлагаемого полимера из картофельного крахмала //Научно-методический электронный журнал" Концепт". - 2017. - №. Т39. - С. 3931-3935;
2. Васнев В. А. Биоразлагаемые полимеры //Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 1997. - Т. 39. - №. 12. - С. 2073-2086
Narmamedova R.Sh., Durdyeva S. G., Amanova O. G.
Narmamedova R.Sh.
Turkmen State Pedagogical Institute named S. Seydi (Turkmenabat, Turkmenistan)
Durdyeva S.G.
Turkmen State Pedagogical Institute named S. Seydi (Turkmenabat, Turkmenistan)
Amanova O.G.
Turkmen State Pedagogical Institute named S. Seydi (Turkmenabat, Turkmenistan)
PREPARATION OF A BIODEGRADABLE POLYMER FROM POTATO STARCH
Abstract: in recent decades, there has been an increased interest in the development of biopolymers as an environmentally friendly alternative to traditional synthetic polymers. One of the promising raw materials for the production of biopolymers is potato starch, which possesses unique chemical and physical properties. This article focuses on the process of obtaining a biopolymer based on potato starch, its biodegradation analysis, and applications in various fields, including the packaging industry and agriculture. The main steps of starch modification are investigated as well as the parameters affecting the physicochemical properties of the resulting polymer. The results indicate that the use of potato starch to create biopolymers can be an effective alternative to reduce environmental pollution.
Keywords: biopolymer, potato starch, biodegradation, environmental safety, biodegradable plastic, starch modification.
