Особенности высоконаполненных композитов на основе различных марок поливинилового спирта

Автор: Студеникина Л.Н., Домарева С.Ю., Голенских Ю.Е., Матвеева А.В.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Химическая технология

Статья в выпуске: 1 (87), 2021 года.

Бесплатный доступ

Композиты на основе поливинилового спирта (ПВС) и полисахаридов (ПС) имеют значительный потенциал для применения в качестве компостируемых упаковочных материалов, а также в различных областях растениеводства. ПВС выпускаются промышленностью различных марок, отличающихся молекулярной массой (ММ) и остаточным содержанием винилацетатных (ВА) групп, и как следствие - степенью гидролиза. В зависимости от марки ПВС и природы наполнителя такие свойства композитов на их основе, как водостойкость, прочность, степень биоконверсии и т.д. будут существенно различаться. Цель работы: комплексная оценка свойств высоконаполненных композитов на основе ПВС различных марок, отличающихся степенью гидролиза, и полисахаридов. Объекты исследования: композиты, полученные с помощью прямого совмещения 5%- го раствора ПВС (марок 1799, ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83) и порошка ПС (древесной микроцеллюлозы - МЦД, кукурузного нативного крахмала - КК), с добавлением и без добавления пластификатора (П) - глицерина, с последующим обезвоживанием на воздухе либо в вакуум-сушильном шкафу. Исходя из наличия внешних дефектов после обезвоживания и прочностных показателей материала было установлено, что для ПВС-1799 возможно достичь степени наполнения 80 об.%, а для ПВС ВР-05, ВС-05 и KurarayPoval 3-83 - не более 50 об.% без пластификатора и до 70 об.% в присутствии пластификатора. Отмечено, что при наполнении ПВС крахмалом до 50 об.% обезвоженные композиты являются прозрачными или полупрозрачными, что дает им дополнительные преимущества в качестве упаковочных материалов (в т.ч. пленочных). Для композитов на основе ПВС-1799 установлено, что максимальное водопоглощение (250% масс.), имеет ПВС, наполненный МЦД (20:80 об.%), причем введение пластификатора (5 об.%) существено снижает степень водопоглощения (до 150% масс.), что не характерно для данной марки ПВС, наполненного КК (водопоглощение составило около 50 % масс. с пластификатором и без). Композиты на основе ПВС марок ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83 растворяются в воде при комнатной температуре за 5-10 минут. При предварительной оценке биодеградации исследуемых композитов на основе ПВС-1799 установлено, что в полимерной матрице при микроскопировании после 6 месяцев компостирования и почвенного теста наблюдались микротрещины и участки с иммобилизованной микробиотой, однако, значительных разрушений целостности полимера данной марки за указанный период компостирования не произошло, что подчеркивает сложный харакетр биодеградации ПВС с высокой ММ и низким содержанем ВА-групп.

Еще

Композит, поливиниловый спирт, полисахарид, микроцеллюлоза, крахмал, компостируемый пластик

Короткий адрес: https://readera.org/140257341

IDR: 140257341   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2021-1-316-322

Список литературы Особенности высоконаполненных композитов на основе различных марок поливинилового спирта

  • Бюллетень Счетной палаты № 9 (274) 2020 г. URL: https://ach.gov.ru/statements/byulleten-schetnoy-palaty-9-274-2020-g
  • Пророкова Н.П. Проблемы биоразлагаемых полимеров. Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (smartex). 2013. №1. С.47-54.
  • Протасов А.В., Студеникина JLH, Корчагин В.П., Ахматова Н.Г. и др. Оценка деструкции модифицированного прооксидантами полиэтилена в контексте экобезопасности // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 2. С. 352-357. doi: 10.20914/2310-1202-2018-3-352-357
  • Просеков А.Ю., Кригер О.В., Миленьтева И.С, Бабич О.О. Основы биотехнологии. Изд-во: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2015. 214 с.
  • Begum M.H.A., Hossain M.M., Gafur M.A. et al. Preparation and characterization of polyvinyl alcohol-starch composites reinforced with pulp// SN Applied Sciences. 2019. V. 1. №. 9. P. 1-9. doi: 10.1007/s42452-019-1111-2
  • Guo B., Zha D., Li B., Yin P. et al. Polyvinyl alcohol microspheres reinforced thermoplastic starch composites // Materials. 2018. V. 11. №. 4. P. 640-643. doi: 10.3390/mal 1040640
  • Qiu K., Netravail A.N. Polyvinyl alcohol based biodegradable polymer nano-composites, biodegradable polymers. New York: Nova Science Publishers Inc., 2015. P 325-379.
  • Singha A.S., Singh A., Priya B., Pathania D. Cornstarch/poly (vinyl alcohol) biocomposite blend films: Mechanical properties, thermal behavior, fire retardancy, and antibacterial activity // International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 2015. V. 20. № 4. P. 357-366.
  • Папкина В.Ю., Малинкина O.H., Шиповская А.Б., Гребенюк JI.В. и др. Свойства, деградация в почвогрунте и фитотоксичность композитов крахмала с поливиниловым спиртом // Изв. Сарат. ун-та. Нов.сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. № 1. С. 25-35. doi: 10.18500/1816-9775-2018-18-1-25-35
  • Павленок А.В., Давыдова О.В., Дробышевская Н.Е. и др. Получение и свойства биоразлагаемых композиционных материалов на основе поливинилового спирта и крахмала // Вестник ГГТУ им. П. О. Сухого. 2018. №1. С. 38-46.
  • Aydma A. A., Ilberg V. Effect of different polyol-based plasticizers on thermal properties of polyvinyl alcohol : starch blends//Carbohyd. Polym. 2016. V. 136. P. 441^148. doi: 10.1016/j.carbpol.2015.08.093
  • Лигвяк B.B. Перспективы производства современных упаковочных материалов с применением биоразлагаемых полимерных композиций // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2019. № 2. С. 84-94.
  • Корчагин В.П., Студеникина Л.Н, Шелкунова М.В. Реологическое поведение бинарной полимерной композиции//Пластические массы. 2019. № 9-10. С. 52-55. doi: 10.35164/0554-2901-2019-9-10-52-55
  • Shtilman MI. Biodégradation of polymers // Journal of Siberian Federal University. Biology. 2015. V. 8. №. 2. P. 113.
  • Dorigato A., Pegoretti A. Biodegradable single-polymer composites from polyvinyl alcohol // Colloid and Polymer science. 2012. V. 290. №. 4. P. 359-370. doi: 10.1007/s00396-011-2556-z
  • Guzman-Puyol S., Ceseracciu L., Heredia-Guerrero J.A., Anyfantis G.C. et al. Effect of trifluoroacetic acid on the properties of polyvinyl alcohol and polyvinyl alcohol-cellulose composites // Chemical Engineering Journal. 2015. V. 277. P. 242-251. doi: 10.1016/j.cej.2015.04.092
  • Li W., Yue J., Liu S. Preparation of nanocrystalline cellulose via ultrasound and its reinforcement capability for poly (vinyl alcohol) composites // Ultrasonics sonochemistiy. 2012. V. 19. №. 3. P. 479-485. doi: 10.1016/j.ultsonch.2011.11.007 "
  • Sabaa M.W., Abdallah H.M., Mohamed N.A., Mohamed R.R. Synthesis, characterization and application of biodegradable crosslinked carboxymethyl chitosan/poly (vinyl alcohol) clay nanocomposites // Materials Science and Engineering: C. 2015. V. 56. P. 363-373. doi: 10.1016/j.msec.2015.06.043
  • Sha D., Yang X., Wang В., Liu X. et al. Surface Grafting of a Quaternary Ammonium Salt on Macroporous Polyvinyl Alcohol-Formaldehyde Sponges and Their Highly Efficient Antibacterial Performance // ACS Applied Polymer Materials. 2020. V. 2. №. 11. P. 4936-4942. doi: 10.1021/acsapm.0c00822
  • Kayaci F., Uyar T. Encapsulation of vanillin/cyclodextrin inclusion complex in electrospun polyvinyl alcohol (PVA) nanowebs: Prolonged shelf-life and high temperature stability of vanillin // Food chemistry. 2012. V. 133. №. 3. P. 641-649. doi: 10.1016/j.foodchem.2012.01.040
Еще
Статья научная