Термодинамика совместимости компонентов и реологические свойства смесей синтетических полимеров с полисахаридами

• Автор: Смирнова, Елена Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Перечень условных обозначений и принятых сокращений.

Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Создание биоразлагаемых материалов на основе смесей синтетических полимеров с природными полисахаридами.

1.2. Крахмал как компонент биоразлагаемых смесей.

1.3. Хитозан как компонент биоразлагаемых смесей.

1.4. Пектин как компонент биоразлагаемых смесей

1.5. Реологические свойства биоразлагаемых смесей полимеров

Постановка задачи

Глава 2. Объекты исследования
2.1. Характеристика полимеров
2.2. Растворители и пластификаторы.
2.3. Приготовление смесей синтетических полимеров с полисахаридами
2.3.1. Приготовление плнок смесей полимеров из расгворов.
2.3.2. Приготовление образцов для исследования вязкости смесей в расплаве
2.3.3. Приготовление плнок СЭВА и смесей СЭВАкрахмал, СЭВАпектин из расплава для исследования смачивания, диэлектрических свойств.
Глава 3. Методы исследования.
3.1.Определение размера частиц использованных полимеров
3.2. ИКспекгроскопия
3.3. Определение молекулярной массы полимеров
3.4. Рентгенофазовый анализ
3.5. Определение гетерофазности полученных плнок смесей сополимерполисахарид микроскопическим методом.
3.6.Термический анализ.
3.6.1. Термогравиметрический анализ ТГА.
3.6.2. Дифференциальнотермический анализ ДТА.
3.7. Микрокалориметрическое определение тенлот растворения полимеров и их смесей.
3.8. Метод статической сорбции.
3.8.1. Расчет средней энергии Гиббса смешения полимеров друг с другом
3.9. Реология расплавов полимеров
3.9.1. Расчт экспериментальных данных по вязкости расплавов полимеров
ЗЛО. Изучение кинетики набухания плнок смесей полимеров в парах воды в условиях различной влажности.
3 Изучение кинетики набухания плнок в воде
3 Метод диэлектрической спектроскопии
3 Методика измерения краевого угла смачивания
3 Методика измерения биоразложения систем
. Методика измерения биоразложения систем во влажной почве по газовыделению С
. Методика измерения биоразложения систем во влажной почве но потере массы плнок
Глава 4. Термодинамические свойства смесей на основе сополиамида и хитозана
4.1. Морфология систем синтетические сополимерыполисахариды.
4.2. Сорбционные исследования системы СПАхитозан
4.3. Калориметрическое определение энтальпии смешения компонентов в системе СПАхитозан
Глава 5. Реологические свойства смесей на основе синтетических и природных полимеров.
5.1. Реологические свойства систем СЭВАкрахмал
5.2. Реологические свойства систем СЭВАпектины
5.3. Реологические свойства систем СПАхитозан.
Глава 6. Биоразложение, смачивание и водопоглощение систем на основе смесей синтетического полимера и природного полисахарида
6.1. Смачивание смесей СЭВАкрахмал водой.
6.2. Водопоглощение смесей СЭВАкрахмал.
6.3. Водопоглощение смесей СЭВАпектины.
6.4. Водопоглощение смесей СПАхитозан
6.5. Биоразложение смесей синтетический полимерполисахарид
6.5.1. Оценка биоразложения смесей СЭВАкрахмал во влажной почве по измерению количества выделенного СО
6.5.2. Оценка биоразложения смесей СЭВАкрахмал, СЭВАпектин и СПАхитозан во влажной почве по потере массы плнок.
Заключение.
Выводы.
Литература


Известны различные подходы к созданию биоразлагаемых полимеров селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных осуществлять деструкцию полимеров например, поливинилового спирта, синтез биоразлагаемых полимеров методами биотехнологии например, полигидроксибугирата и других полиэфиров, создание биоразлагаемых материалов на основе природных полисахаридов термопластичный крахмал, смеси крахмалпектин и другие или их смесей с синтетическими полимерами. Последнее направление является одним из наиболее популярных и перспективных , 7, 8. Подобные материалы обладают хорошими механическими свойствами, кислородной проницаемостью и способны быстро разлагаться в окружающей среде после их использования. XX в Это были композиции крахмала с различными синтетическими полимерами, прежде всего с полиолефинами 8, . По сравнению с термопластами на основе пластифицированного крахмала они удачно сочетали технологичность и высокие эксплуатационные характеристики, присущие синтетическому полимеру, со способностью к биоразложению, обусловленную наличием в их составе природного компонента крахмала ,. Важное место среди модифицированных крахмалом полимеров занимает полиэтилен ПЭ, наиболее часто используемый в качестве плночного материала для кратковременного применения упаковка пищевых продуктов, плнки сельскохозяйственные и медицинские . Недостатком ПЭ является его высокая биоустойчивость после использования изделия из ПЭ сохраняются в течение многих лет химически неизменными при захоронении в земле. Модификация ПЭ крахмалом и придание ему способности к биоразложению была предложена в году . В полученном в материале крахмал был использован как наполнитель полимерной композиции. Разложение таких пленок, сформированных из наполненных крахмалом полимеров, обусловлено действием ферментов микроорганизмов. Под их воздействием пластичные плнки становятся пористыми и восприимчивыми к дальнейшему окислительному разложению в природной среде. При наполнении синтетических полимеров природными, последние являются питательной средой для микроорганизмов. В частности, крахмал и другие полисахариды хитозан, пектины используются как наполнители для ряда полимеров, таких как полиолефины, полиэфиры и полиамиды , 8,,,, . Наполнитель присутствует в полимерной матрице в виде частиц размером ЮОмкм. При смешении природного наполнителя с синтетическим полимером происходит распад материала на более мелкодисперсные фрагменты размер частиц мкм. Биоразложению этих смесей способствует использование добавок малых количеств прооксидантов, усиливающих данный процесс за счт окислительного разложения материала в естественных условиях. Для получения термопластичных смесей полимеркрахмал полисахарид обычно пластифицируют глицерином и водой . Пластификация глицерином предотвращает термопластичные материалы на основе крахмала от потери воды в условиях эксплуатации материала. Смешение компонентов проводят в экструдере при температуре С, обеспечивающей хорошую желатинизацию полисахарида и образование двухфазной смеси. Биоразложение композиционного материала, полученного но такой технологии, начинается с поверхности плнки, обогащнной крахмалом. Такие смеси будут распадаться, когда крахмал биологически разложится, оставляя практически неразлагаемый полиэтиленовый песок . Наиболее известным, крупнотоннажно выпускаемым синтетическим продуктом, содержащим в качестве активного биоразлагаемого наполнителя крахмал, является материал Ма1егВь Его промышленное производство осуществляет компания Иоуашот Италия, США. Материал, получают на основе смеси крахмала от до с иоликапролактоном, сополимером этилена и винилового спирта иили с сополимером этилена и акриловой кислоты , , . Он разлагается в почве как в аэробных, так и в анаэробных условиях без выделения вредных продуктов и тврдых остатков за суток . Выпускают также композиции, в которых синтетическая матрица полимера полиамиды, полиэфиры, полиуретаны содержит в качестве наполнителя комплекс крахмала с агентом сочетания, содержащего группы, обуславливающие совместимость матрицы и комплекса крахмала. Данные композиции позволяют использовать гидрофобные полимеры, несовместимые с крахмалом . Перерабатываются смесевые композиции обычными способами формования экструзией, в том числе с последующим раздуванием заготовки, тсрмоформованисм, литьм под давлением, штамповкой 8.