Тонкодисперсная целлюлоза как реологический модификатор растворов крахмала Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

С.М. lïpycoBâ, A.HL Прусов

ТОНКОДИСПЕРСНАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА КАК РЕОЛОГИЧЕСКИЙ МОДИФИКАТОР

(Институт химии растворов РАИ, г. Иваново)

Изучена тынные тонкодисперсной льняной целлюлозы (АПЦ) на реологические и

харакмериет и ни ёяжого течения растворов крахмала. Предложен механизм динамического структурообразоёання исследуемых систем* Обоснована целесообразность введения АПЦ ê состав крахмальной композицииf исполшуелти ё процессе шлихтования пряжи m хлопка.

о практическом аспекте

на основе полисахаридов с регулируемыми. вязко™ это обусловливает низкую эффективность исполь-¡ми, адгезионными, когезионными свойствами зования крахмала как загустителя, оляет повысить эффективность и расшир] ластъ их применения.

данной работе исследовано влияние тон

ы

i ч еские свойства растворов юлимерного покрытия на их

зом.

растворы готовили следую-суспензию, содержашук

производства, тонкодис-, нагревали при интенсив-

UP

BY:

и выдерживали 20 минут при 98°С В расщепителя крахмальных зерен иепользеь

компонент целлюлозу, получен-механохнмическом дезинтегрировании и режимы проведенной обработки

обеспечивают необходимую полидисперсность и модификацию целлюлозы на надмолекулярном

структурном уровне по; ет

имеет вид анизоднаметрических частиц, объеду

^иых в агрегаты при шых связей, что о

ни

I)

ротационном вискозиметре тина РН производства Германии. Активационкые параме!ры вязкого те-

чения полимерных систем рассчитывали

'f

согласно

зии кл

эффект оценивался величиной адге-.tero материала (шлихты) и изменения еханических характеристик обработан-

ГШ

видно из таблицы

оо m m

Вязкостные и термодинамические характеристики

растворов крахмала и ттжтштерспых систем нш их основе ш зависимости от концентрации (С) и скорости сдай га (у). Table 1.Viscous arid thermodynamic characteristics of hydrogels of starch and finely dispersed systems on its basts vs, concentration (C) and speeds of shift (v).

111111 -W. -WAW- ■ I...........Л............................................................................ .Ц1М...1А.1.АД.....-Д-----*-*-■--Д.......- ----I .........A ...................................................Ж Я.....-

* Коэффициент корреляции г риментальную зависимость ратуры составляет О

, описывающей э tee осот обратной тешке-

тгеш режое снижение текучести и пла-

Кроме этого, концентрация и связанная с ней вязкость крахмала определяют его когезиои-иые свойства, являющиеся важнейшим показате-

ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 мм

пем клеящих материалов для процесса шлихтова- кулярных и ия« При разработке композиционных материалов на основе крахмала следует учитывать, что их эф»

ий

сооон со-

ли ней ным и макоомоле-

фективность оудет зависеть от свойств основного кулами амилозы, с увеличением скорости сдвига

и ату

шер, состоящий а (75-85%). В

(бь:

крахмальных падро-

:е

деформации) обусловлены, главным образом, наличием амилоз ной фракции, а высокоэластические свойства - фракцией амилопектина. I ¡оскольку

химический состав элементарного звена для амилозы и амилопектина один и тот же, различия в свойствах этих продуктов связаны со степенью полимеризации и формой макромолекул, а именно: амилоза - линейная макромолекула (200-980 с!-

макромолекула глюкоииравозных звеньев). Таким образом, форма

соотношение указанных фракции влияет на суммарную величину межмолекулярных сил и тем самым на вязкостные свойства гидрогелей крахмала. Наблюдаемые концентрационные зависимости вязкости растворов крахмала могут быть свя-заны с изменением интенсивности межмодекуляр-пого взаимодействия, обусловливающей прочность структуры полимерной системы, подвижности структурных элементов в процессе вязкого течения. Для исследования этих аспектов на основании температурной зависимости вязкости крахмальных растворов были рассчитаны термодинамические характеристики вязкого течения, Невысокие величины свободной энергии активации вязкого течения (ДО) обусловлены сильной соль-ватирующей способностью воды по отношению к исследуемым веществам, В зависимости от концентрации крахмала изменение áG находится в пределах 18-22 кДж*моль 1 н 15-18 кДж-моль 11 при скорости сдвига (у), равной 1,0 м 16,2 с"1, соответственно (табл. 1), По мере увеличения концентрации крахмала знтальпийная составляющая энергии активации возрастает, что свидетельствует о формировании плотной сетки межмолекулярных контактов, достаточно устойчивых к действию прикладываемого сдвигового напряжения. Наблюдается незначительное уменьшение энтальпий нон характеристики при увеличении скорости сдвига от i до 16,2

■¡тропиииая составляющая энергии активации вязкого течения крахмальных гидрогелей имеет положительные значения со слабой л! к увеличению по мере роста концсн-1 полисахарида. Очевидно, это связано с тостом числа менее структурированных надмоле-

П я'* i

они не ориентируются в направлении сдвигового течения, что ведет к снижению структурированности си

данной oí)

г

ется тонкодисперсное ца щество (АПЦ)* Химическая

ъ ? t mik,

U

сахар ид, а также приобретенные в результате фи шческои и химическом обработки свойства витая внутренняя поверхность) предопределя совместимость с водорастворимыми полисахаридами с образованием стабильных высокодисперсных систем.

Вводимая тонкодисперсная добавка вызывает заметное повышение вязкости гидрогелей крахмала (табл. 1), Эффект сохраняется в исследуемом интервале температурных и сдвиговых воздействий. При этом прослеживается явная зависимость приросла вязкости от концентрации основного полимера и добавки. Полученные тер-амические характеристики свидетельствуют

об изменениях состояния гидрогеля в присутствии высокодисперсного компонента. Так, при уве. чении концентрации основного полимера от 4,0 5,5% в присутствии добавки повышение сопровождается ростом знтаяьпиинои и з пийной составляющих свободной энергии актива ции вязкого течения. При этом энтропийная

в

ически не зависит от

МП

Дк'

дои ra.

мального гидрогеля происходит, на наш взгляд, в результате того, что тонкодисперсная целлюлоза с

V.

олскулярными час

тана и амилозы, за

сор«

цепями

При этом формируется общая для ком по

hVl

бо структурированных надмолекулярных частиц. В резул ьтате возрастает плотность у паков к и

Г!«:*

ел я. Такие ния состояния крахмального тидрогеля вуют повышению структурной однородное^ кинетической гибкости надмолекулярных об; ваиии, что, в свою очередь, усиливает когезноиные свойства» Так пленки, подученные сухим с л на основе крахмальных гидрогелей и АП1 03%), приобретают прочность и эластичност

ми я и химии

п.

D1

:ихты

о к

шлихту на основе кукурузно-для обработки пряжи

шлихта не

ЗрТ4 ьшхь

дающим эффектом при малых шера, однородностью и

етью, способностью образовывать

'f* Г»«»*!)*

1ЫЮГО

, с ООЛЫ1ЮИ степенью засорению-комплексом свойств: хорошим сти. Ье физико-механические показатели, по оцен-

предприятия, ниже, чем требуе-сорта. При переработке пряжи из низ-

согласно предложенным егламентам, перед шлихтованием ре-

ь запарку. Однако данный еемотря на свою эффективность, преду-установку дополнительного оборудо-гарнон камеры для предварительного

пряжи, а, кроме того - по-

прочную, зла-с поверхности

мые

ких

ЦШ

н

перснои целлюлозы в составе крахмальной шлих«

нанесение на

ш.

механических свойств образующегося в процессе вы омет энергоемкость технологии.

полимерного покрытия.

результате по

Контролируемые показатели при опытной партии анализировались в сравнении

»аботаниой хлопчатобумажной пряжи. Аиало- с регламента; ьтаты получены при использовании щей

Р 1 * А Г:

и натпис

с г

'-4 г г ¿'л J**"*4-** iiSt

Полученные результаты использованы при ггке новых препаратов для модификации

№1*

основе полисахаридов. Эффективность препарата в составе крахмальной шлихты была подтверждена в производственном масштабе. Варка шлихты на основе картофельного и кукурузного крахмала осуществлялась на ливни ЛАП 111 Клеящий материал на основе картофельного крахмала получали при температуре 98°С с использованием хлорамина в качестве расщепителя крахмальных зерен. Шлихту на основе кукурузного крахмала получали под давлением при 130°С Контролируемые параметры устанавливались согласно при-

•V

овалась по концентра-расщепления крахмальных

шлихты наблю-h высокодисперсной

компонентами. Готовая моди-

их та бы чем ооычная»

гуществяяли на

40 по режимам, регла-

П]

процессе о w на

рабаны шлихтовальных машин, высыхает

а пряную i

эффективности использования

тонкодисперсного

и

"Бязь4" из

'Ч. г^ч ¿Л

ы-юи шлихты оыла проведена при вы;

хлопчатооумажноп пряжи

оваиными показателями действую-штии технологии. Как видно из свойства пряжи, проклеенной

данных тш

'.у*

крахмальной j,

ш к шлихте для хлопчатобумажной пряж;

Таблица 2

Результаты шлихтования и ткачества хлопчатобумажной пршжн № 34: показатели пряжи 1 сорта/показатели пряжи Ш сорта Table 2, Parameters of siting and weaving of a cotton yarn JST« 34; parameters ш yarn of I grade/parameters of

a III erade yarn.

Концентрация шлихты после pззбашгения до репкшеи

тирусмои вязкости.

ается значительное увеличение *а6отке разрывной нагрузки и сохраняется высокая зла-

;4в стичность

. При этом опытная

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 т

при клеи ниже, чем аналогичный показатель сравниваемой партии. Следует отметить, что пряжа, проклеенная опытной шлихтой, хорошо перерабатывается на ткацких стайках; пряжа III сорта, согласно оценке специалистов, ведет себи в процессе переработки как пряжа I сорта, Следовательно, модифицированную крахмальную шлихту можно рекомендовать для переработки пряжи низкого качества,

Как следует т приведенных в таблице 2 данных, пряжа I сорта, обработанная модифицмро-ваш юн крахмальной шлихтой на основе картофельного крахмала, характеризуется также высо-

кими физико-механическими показателями и хорошей перерабатываемостыо на ткацких станках. При этом существенное уменьшение приклея позволяет снизить расход клеящего материала. Выработка ткани из опытной партии пряжи проведена без обрывности основных и уточных, нитей, что позволяет значительно повысить производительность ткацкого оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

L Тагер A.A., Ботвинник ПО, Выттыапек* те;t 1974,,

TOU 16.. № 6. С. 1284-128?. 2. Прусова СМ. и яр* Изв. вузов. Химия и хим. технология, 2003. Т. 46. Вып. КС, 52-55.

УДК 678, 01+667-28

*А* /

*А* I

СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКОГО СТЕКЛА, ОКРАШЕННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНО

а

/к 9 Т л»'*.

Ли" А

ъш технологическим у

четштетикри-

гзучены свойства органического стекла - точного сополн л am а и метакрилоёой кислоты* окрашенного функционально замещенными азотиазола-ми. Установлено влияние химической структуры тотиимтош на спектры поглощения и кинетику их обесцвечивания в полимерной лттрице под воздействием интегрального света ртутной л&шш, а также на некоторые кинетические параметры синтеза и светостойкость органического стекла.

На

кпасите;

'ex выпускаем которые нахс:

i

Л

ú ШС

сшее «шнческих римененне а

фото гра <p 11 ч ее к и х, фил ьт ощнх цеетообоазующих

понент шотом

iíJ.

юме того,

ва

днзан

5

D3

<г

ií $ •

н а зо красителе и может ире, (нтерее для ква семенных облаете! экеплуаташ

■U 3

Г/С* 'V

: V Л Ú

% чел я юте я при родо i «

:ст

и ?Í % Р ч t í 110 И» Л ТО

рактером и положением электроне гтектроноакцспторных заместителей

! г* г,*»

; Чь- J 1 V? '

В Э-

ix свойств азосоедине ые полимерные Mai

CT

"ДСП

Tie

'OQ,H4 (í};/>-Me2NC,

ЯЧЕСЖАЯ TEX

ТОлМ

ЙЫП.