CC BY
2
Секция
«ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 66-2
ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПЛЁНОК ИЗ ПОЛИ-3-ГИДРОКСИБУТИРАТА ДЛЯ ЛАМИНАЦИИ ОЧИЩЕННОЙ
ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
А. В. Аврамченко, К. А. Евсеенко Научный руководитель - А. А. Суханова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация ,660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: a79632687228@gmail.com
Получены биоразлагаемые плёнки из поли-3-гидроксибутирата (П3ГБ) методом испарения хлороформа из раствора, изучена зависимость толщины плёнки от концентрации раствора поли-3-гидроксибутирата и хлороформа. Исследованы физико-механические характеристики ламинированных образцов композитов П3ГБ/целлюлоза в зависимости от толщины покрытия.
Ключевые слова: поли-3-гидроксибутират, плёнка, композит П3ГБ/целлюлоза, физико-механические свойства.
PREPARATION AND INVESTIGATION OF BIODEGRADABLE FILMS FROM POLY-3-HYDROXYBUTYRATE FOR LAMINATION OF PURIFIED CELLULOSE
A.V. Avramchenko, K. A. Evseenko Scientific supervisor - A. A. Sukhanova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: a79632687228@gmail.com
Biodegradable films of poly-3-hydroxybutyrate (P3HB) were obtained by evaporation of chloroform from a solution, the dependence of the film thickness on the concentration of a solution of poly-3-hydroxybutyrate and chloroform was studied. The physicomechanical characteristics of laminated samples of P3HB/cellulose composites depending on the coating thickness are investigated.
Keywords: poly-3-hydroxybutyrate, film, composite P3HB/cellulose, physical and mechanical properties.
Биоразлагаемые полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, которые при определенных условиях способны разрушаться под действием микроорганизмов [1]. Совершенствование технологических приемов создания биоразрушаемой упаковки для пищевой продукции вызывает все больший интерес [2]. Перед полимерной отраслью стоит первоочередная задача создать упаковочные материалы, обеспечивающие сохранность
Секция «Перспективные материалы и технологии»
продукции на всем ее жизненном цикле, и в то же время чтобы сама упаковка после окончания эксплуатации имела способность к биологической либо физико-химической деградации при воздействии факторов окружающей среды.
Поли-3-гидроксибутират (П3ГБ), биоразрушаемый полимер, синтезируемый микроорганизмами, считается одним из представителей полигидроксиалканоатов, обладающих уникальными свойствами [3-4]. П3ГБ обладает рядом схожих физико-механических свойств с полипропиленом, который является основным представителем полиолефинов. При похожих значениях температуры плавления и кристаллизации, стеклования и других процессах П3ГБ обладает меньшей молекулярной массой, благодаря чему после воздействия высоких температур становится хрупким и быстрее разрушается, поэтому требует введения пластификаторов.
На первом этапе для получения ламинирующей плёнки из раствора П3ГБ в хлороформе с добавлением пластификаторов (триацетина и трибутил-о-ацетрат (Sigma)) 5% от массы полимера методом испарения растворителя из 1%, 2% растворов были получены полимерные пленки. Толщину пленок в качестве покрытия измеряли с микрометром. Ламинирование очищенной целлюлозы проводили следующим методом: на бумажный фильтр наносили клеевой состав из 4% раствора П3ГБ, затем накладывали полимерную пленку и ламинировали с помощью ламинатора (Prolamic 330 PLus) при температуре 150 °С. Свойства поверхности ламинированных целлюлозных дисков исследовали на основании измерений смачиваемости поверхности (краевых углов) [5].
Получена и исследована серия композитных пленок на основе П3ГБ и очищенной целлюлозы. В зависимости от концентрации раствора (1-2%) толщина полимерной пленки П3ГБ составила 27,8 мкм и 62,5 мкм, соответственно. Включение пластификаторов на толщину пленок не влияли, их добавление было обусловлено необходимостью придания эластичности достаточно жесткой пленки П3ГБ. Толщина композитных пленок П3ГБ/целлюлоза составила находилась в пределах 150 мкм - 238 мкм. Данные краевых углов смачивания полученных композитов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты измерений краевых углов
Изделие Краевой угол
Пленка П3ГБ (1 %) 73°
Пленка П3ГБ (1%) + триацетин 78°
Композит П3ГБ (1%)/очищенная целлюлоза 68°
Пленка П3ГБ (2%) 73°
Пленка П3ГБ (2%) + трибутил-о-ацетрат 61°
Композит П3ГБ (2%)/очищенная целлюлоза 70°
По данным исследования краевого угла смачивания водой установлено, что пленки из биорзлагаемого полимера являются достаточно гидрофобными и имеют угол смачивания 73° не зависимо от концентрации раствора. Добавление пластификатора триацетина к П3ГБ привело к повышению угла смачивания (78°), а трибутил-о-ацетрат к уменьшению угла на 12 °. Не смотря на то что угол смачивания на композитных образцах меньше чем на чистых пленках П3ГБ, в отличие от гидрофильной целлюлозы, полученные композиты не впитывают воду и являются гидрофобными, что позволяет получать на их основе экологичный материал.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
Библиографические ссылки
1. Лоонг-так, Лим. Биоразлагаемая упаковка для пищевых продуктов/ Лим Лоонг-так//Переработка молока. 2011. № 6. С. 61-63.
2. Федотова, О. Б. О биоразлагаемой упаковке и перспективе ее использования/О. Б. Федотова// Молочная промышленность. 2020. № 1. С. 10-12.
3. Fedorova T. V. Аntagonistic activity of lactic acid bacteria Lactobacillus spp. against clinical isolates of Klebsiella pneumonia/ T. V. Fedorova [et al.]// Applied Biochemistry and Microbiology. 2018. V. 54. № 3. P. 277-287.
4. Прудникова, С. В. Экологическая роль полигидроксиалканоатов: закономерности биоразрушения в природной среде и взаимодействия с микроорганизмами /С. В. Прудникова, Т. Г. Волова. — Красноярск: Красноярский писатель, 2012. — 184 с.
5. Owens D. K. Estimation of the surface free energy of polymers / Owens D. K., Wendt R. C. // Journal of applied polymer science. - 1969. - Vol. 13. - No. 8. -Р. 1741-1747.
© Аврамченко А. В., Евсеенко К. А., 2022
