Биоыдырайтын суда еритін полимерлер, заманауи мәселелері және оны шешу жолдары

Мұнайдан өндірілетін пластмассалар, полимерлі материалдар бүкіл әлем бойынша өте кең қолданысқа ие. Қолданылу мөлшерінің артуына байланысты пластмассалар қалдықтарының утилизациясы күрделі ғаламдық мәселеге айналуда. Осыған орай микроорганизмдер әсерінен сулы ортада, топырақта ыдырай алатын жаңа пластмассалар мен полимерлі материалдарды өндіру мәселесі қарқынды дамуда.
Табиғи полимерлер (целлюлоза, крахмал, хитин) түрлі микроорганизмдер әсерінен немесе олардың бөлетін ферменттері есебінен қарапайым тіршілік иелерінің метаболизміне қатысатын төмен молекулалық қосылыстарға ыдырайды. Ферменттер полимердің басты тізбегінің бұзылуына жауап беретін катализаторлар қызметін атқарады. Полиолефиндер мен поливинилді полимерлі қосылыстарды ыдырататын ферменттер табиғатта кездеспейді. Бірақ, қысқа мерзімді қолданылатын көптеген материалдар аталған полимерлік материалдардан алынады. Бұндай материалдар дамыған елдердегі қатты қалдықтардың санаулы үлесін құрайды. Сондықтан да, соңғы жылдары хитин мен крахмал секілді табиғи материалдар негізінде алынатын биополимерлер өндірісі қарқындай түсуде [1].
Қазіргі таңда көптеген полимерлер мен пластмассалардың негізгі шикізаты мұнай болып табылады. Соңғы деректер бойынша мұнайдың әлемдік қоры 2050 жылға дейін ғана жеткілікті. Мұнай шикізатының сарқылуы әлемдік ғалымдар мен өндірушілердің қазірден бастап қазбалық энерготасымалдауыштарды қайта қалпына келетін энергоқорларымен алмастыратын жолдарды іздестіруге итермелеуде. Мұнай-тек қана бензин, мазут секілді жанармай түрі емес, сонымен қатар химия индустриясында өнімдердің алпауыт түрлерінің негізгі шикізат көзі.
Тұрмыста қолданылатын көптеген өнімдер түрлері: үлдірлер, ыдыстар түрлері, жылыжай бөлшектері секілді материалдар өндірісіне мұнайдың аса үлкен мөлшері жұмсалады. Орасан зор жұмсалған шикізатпен қоса алынған өнімдердің табиғи ыдырауға ұшырамайтындығы, утилизациясының қымбаттылығы мен күрделілігі секілді факторлар әсері қоршаған ортаға миллиондаған тонна ыдырамайтын қатты қалдықтар бөлінуіне себепш і.
Сондықтан да биополимерлер өндірісінің дамуы қазіргі таңдағы маңызды мәселелердің бірі. Табиғи полимерлік материалдар ірі масштабтарда қолданыла бастағанымен әлі де кең қолданыс таппаған [2].
Жаңа биоыдырайтын матриалдарды алу соңғы 30 жыл бойы әлемдік ғалымдардың назарын аудартқанымен, бұл саладағы интенсивті зерттеулер тек соңғы онжылдықтарда ғана жүргізілуде. Бұл әлем бойынша полимерлі материалдардың өндіріс қарқынының артуынан, жыл сайын миллиондаған тонна қатты қалдықтардың қалып, қоршаған орта жағдайына жағымсыз әсер етуімен тығыз байланысты [3].
        
        1. Әдеби шолу
1.1. Биоыдырайтын суда еритін полимерлер, заманауи мәселелері және оны шешу ... ... ... ... ... бүкіл әлем бойынша өте кең қолданысқа ие. Қолданылу мөлшерінің артуына байланысты пластмассалар қалдықтарының утилизациясы күрделі ғаламдық мәселеге айналуда. Осыған орай ... ... сулы ... ... ыдырай алатын жаңа пластмассалар мен полимерлі материалдарды өндіру мәселесі қарқынды ... ... ... ... ... ... микроорганизмдер әсерінен немесе олардың бөлетін ферменттері есебінен ... ... ... ... ... ... молекулалық қосылыстарға ыдырайды. Ферменттер полимердің басты тізбегінің бұзылуына ... ... ... ... ... Полиолефиндер мен поливинилді полимерлі қосылыстарды ыдырататын ферменттер табиғатта кездеспейді. Бірақ, қысқа мерзімді қолданылатын көптеген материалдар аталған ... ... ... ... ... ... ... қатты қалдықтардың санаулы үлесін құрайды. Сондықтан да, соңғы жылдары хитин мен крахмал секілді табиғи материалдар негізінде алынатын ... ... ... ... ... ... көптеген полимерлер мен пластмассалардың негізгі шикізаты мұнай болып табылады. Соңғы деректер ... ... ... қоры 2050 ... ... ғана ... Мұнай шикізатының сарқылуы әлемдік ғалымдар мен өндірушілердің қазірден бастап қазбалық энерготасымалдауыштарды қайта қалпына келетін энергоқорларымен ... ... ... ... ... қана ... мазут секілді жанармай түрі емес, сонымен қатар химия индустриясында өнімдердің алпауыт ... ... ... көзі.
Тұрмыста қолданылатын көптеген өнімдер түрлері: үлдірлер, ыдыстар түрлері, жылыжай бөлшектері секілді материалдар өндірісіне мұнайдың аса үлкен ... ... ... зор ... ... қоса ... өнімдердің табиғи ыдырауға ұшырамайтындығы, утилизациясының қымбаттылығы мен күрделілігі секілді факторлар әсері қоршаған ортаға миллиондаған тонна ыдырамайтын қатты қалдықтар бөлінуіне ... ... да ... ... ... қазіргі таңдағы маңызды мәселелердің бірі. Табиғи полимерлік материалдар ірі масштабтарда қолданыла бастағанымен әлі де кең қолданыс таппаған [2].
Жаңа биоыдырайтын матриалдарды алу ... 30 жыл бойы ... ... назарын аудартқанымен, бұл саладағы интенсивті зерттеулер тек соңғы онжылдықтарда ғана жүргізілуде. Бұл әлем бойынша полимерлі ... ... ... ... жыл сайын миллиондаған тонна қатты қалдықтардың қалып, қоршаған орта жағдайына жағымсыз әсер етуімен тығыз байланысты ... ... аса ... қызығушылыққа ие, табиғи,өсімдітекті ірі масштабты өндірілетін материал - крахмал. Бактериялар ыдырата алатын суда еритін үлдір алу ... ... мен ... ... ... ... ... немесе полиоксиэтиленгликоль. Зерттеулер көрсеткендей, крахмал мөлшері артқан сайын үлдір беріктігі ... ... ... ... крахмалды эфирлерге арналған көптеген нәтижелерге қол жеткізілгенімен, биоыдырайтын материал алу мәселесі толықтай шешілмеген. Сол себепті ... ... ... алынған крахмалдың табиғи құрамының әр алуандығына байланысты өнімді оптимизациялауға арналған қосымша зерттеулер жүргізілуі қажет.
Жүгері және күріштен алынатын крахмал, ... ... ... компоненттердің полиэтиленмен қоспасы негізіндегі материалдар соңғы жылдардағы ... ... ... ... ... ... бойына суды тарту қабіетіне ие гидроксилді топтары бар, ... да оның ... ... ... ... ... қабілетімен ерекшеленеді. Алайда, крахмал құрамындағы функционалды топтарды эфирлік немесе күрделі эфирлік топтармен алмастыру арқылы материалдың тұрақтылығын арттыруға болады. ... ... ... ... ... ... ... байланыстардың нығаюына себепші болады да, алынған материалдың жылуға, қышқылдар әсеріне, ... ... ... ... [5].
Бұндай өңдеу нәтижесінде қоршаған ортада ыдырау қабілетіне ие модифицирленген крахмал алынады. ... ... ... ... термопласт болып табылады. Модифицирленген крахмалды қарапайым пластмасса шығаратын құрылғыларда алуға болады, материал бетіне жеңіл техника көмегімен түрлі кескіндер ... ... өте ... Бұл ... ... бойынша антистатикалық қасиетке ие. Модифицирленген крахмалдың физикалық қасеттері мұнайхимиялық жолмен өндірілетін басты бәсекелестері-жоғары және ... ... ... ... айтарлықтай төмен. 300С температурада екі ай шамасында толықтай ыдырап кетеді [6, 7]. 1970 жылы ... ... ... ... ... ... онжылдықтардан кейін крахмалдан термопластикалық материалдар алу жолға қойыла бастаған. Зерттеулер көрсеткендей ... ... ... өзге де ... жолмен алынған синтетикалық материалдармен толтыру арқылы биоыдырау қасиетін бәсеңдетуге болады. Зерттеу жұмыстары крахмал/целлюлоза, крахмал/поливинил спирті (ПВС) секілді қоспалармен жүргізілген ... ... ... ... ... маңызы тұрақты дамуымен, шығу тегіне тәуелсіздігімен сонымен қатар ерігіштік, суда ісіну ... ... әрі ... еру ... орай ... Бұндай полимерлі материалдардың қолданылу аясы өте кең, коммерциялық саладан бастап азық-түлік, тері өңдеу, түрлі жабындар дайындау, медицина мен фармацевтикада және өзге ... ... ... ... материалдар үлкен коммерциялық маңызға ие, ең бастысы қоршаған ... ... ... ... өте ... [9].
Химиялық байланыс түріне тәуелді, сольватталған макромолекулалық негіздердің мономерлік бірліктрінің спецификалық құрылымдығы мен ... ... ... ... ... қатар бір немесе бірнеше массивтегі макромолекулалардың конфорамациялық және ... ... ... ... ... ерітінді қасиеттеріне және де суда еритін полимерлі ... ... әсер ... ... ... мен (құрылымы, меншікті концентрациясы, қайталанушы буындар реті) гидрофобты көмірсутектерден құралған қайталанып отыратын буындар арасындағы меншікті баланс, сонымен қатар олардың ... мен ... ... ... суда ... ... факторлар қатарына жатады. Суда еритін полимерлер блоктарындағы функционалды топтар нейтралды (иондалмаған полимерлер), зарядталған (анионды, катионды, цвиттер ионды, ... ... ... ... ... ... табиғи полимерлер
Кейбір табиғи полимерлердің химиялық құрылымы 1-суретте және биоыдырайтын ... ... ... ... ... ... ... полимерлердің құрылымы
2-сурет. Биоыдырайтын табиғи полимерлердің классификациясы
Крахмал өсімдіктерде кездесетін ... Ол ... ... қор ... ... ... ... бойынша ол қайталанып отыратын глюкапиранозаның альфа-D- (1,4) байланыстарынан ... Ол ... екі ... ... амилоза (α-1, 4 D-глюкозадан тұратын бөлінбейтін спиральды ... және ... (α-1, 4 және α-1, 6 ... ... ... ... ... тұрады. Гидролиздену барысында глюкоза моносахаридін береді. Табиғатта аса көп мөлшерде кездесетін полимер жұлындық жасушаларды жасауда, дәрілік компоненттерге ... ... және т.б. алу ... ... ... Крахмал және клечатка негізіндегі микробөлшектер медициналық материалдар каркасының торлық құрылымдарын құрайды және жұлынның сомалық жасушаларының остеобласттарын ... ... ... ... ... крахмалды алынатын өнімдер қасиеттерін арттыру мақсатына өзге де табиғи және ... ... ... ... ... аланин препаратының модельдерінің таңдамалық түрлерін алу мақсатында крахмал ... ... ... ... ... ... әсерінен фенил аланиннің қажетті дозасы реттелген түрде бөлініп отырады [11].
Крахмал негізіндегі биоыдырайтын полимерлерді алу бірнеше принциптерге негізделеді:
- ... ... мен ... ... ... ... ... және табиғи полимерлерден қоспаларды алу;
- экструзиялық жолмен крахмал туындыларын алу.
Алу жолдары мен алынған ... ... ... ... ... ... келтірілген [12-13], библиографиялық сілтемелер саны 653 еңбектерден құралған. Соңғы зерттеу ... ... [14] ... ... ... бұл зерттеулер бойынша жай және күрделі эфирлі крахмал, тігілген сополимерлер, тотыққан және ... ... ... ... алынған. [15]
Крахмал негізіндегі пластикалық массалар жоғары экологиялық тазалығымен және екі ай көлемінде 300С температурада топырақ ... ... ... ... ... ... ... ие. Тұрмыстық маңызы бар биоыдырау қабілетіне ие материалдардың (орамалар, ... ... ... ... арналған қаптар) өзіндік құнын төмендету үшін тазартылмаған крахмалдың поливинил спирті және талькпен қоспасы қолданылады. ... ... ... ... ие, су мен ... ... ерімейді, балқымайды. Қышқыл әсерінен гидролизге ұшырайды. Полисүт қышқылы-сызықты алифатикалық полиэфир, ... ... өзге де био ... ... ... ... сүт ... полимерлеу нәтижесінде алынады. Полисүтқышқылының ыдырауы екі этаппен жүзеге асады. Алдымен сүт қышқылы түзілуі үшін эфирлік ... ... ... ... ұшыратады да, кейін белгілі бір ортада микробтар көмегімен ыдырату жүзеге асады. Полисүт қышқылы 45 тәулік ішінде қажетті қаптамалық ... ... ... ... алынады[17]. Поликапролактон синтетикалық полиэфирлер класына жатады. Жоғары ... ... ие және май мен су ... ... ... ... ... (50○С). Биоыдырау процесі микробтар және саңырауқұлақтармен үнемі әсерлесу нәтижесінде 60 тәулікке созылады [18].
Фото және биоыдырайтын пластмассаларды алу құрамында ультракүлгін және ... ... ... ... ... бар, тізбекке фото және биоактивтеуші ... ... ... ... ... ... басты қиындығы-қоспалар полимер құрамына өндіру немесе синтез барысында ... ал ... ... ... қолданылған соң жүзеге асу қажет. Сондықтан да пластмассалық бұйымдардың сапасына әсер етпейтін және жарамдылық мерзімін арттыратын ыдырату ... ... ... ... ... ... Сонымен бірге активаторлар токсикалық емес және қолжетімді болу қажет. ... ... ... ... ... ... үш бағыттары: гидроксикарбонқышқылдарының полиэфирлері; өндірілетін табиғи полимерлер негізіндегі пластикалық массалар; өндірістік жоғары молекулалық синтетикалық материалдарға биоыдырау қабілетін беру. ... ... ... ... ... ... биоыдырайтын материалдардың бірі сүт қышқылы конденсациясы өнімі полиактид болып табылады. Полиактид компостта бір ай көлемінде ыдырайды, теңіз суының ... де ... ... ... ... ... ие ... полиэфирлерді гидроксикарбон қышқылдары негізінде алуға болатын болса, онда құрамына крахмал, целлюлоза, хитозан немесе протеин кіретін пластмассалар ... ... ... ... ... ... ішінен аса кең қолданысқа ие табиғи материал ретінде крахмал қолданылады. Бактериялар ыдырата алатын суда еритін крахмал мен ... ... ... ... алу үшін үлдір құрамына пластификаторлар енгізіледі: глицерин немесе полиоксиэтиленгликоль. Целлюлозаның эпоксид шайырларымен және дикарбон қышқылдарының ангидридтерімен әсерлесу арқылы алынған полимерлер ... 4 ай ... ... еріп ... ... ... ... арқылы шөлмектер, бір реттік қолданылатын ыдыстар, егістік жабындарда қолданылатын үлдірлер ... ... және ... ... тұрақты қаптамалық мақсатта қолданылатын көпқабатты материалдарды, крахмалмен желімденген целлюлоза үлдіріне ... ... ... ... арқылы аады, бұндай материал тағамдық ораушы ретінде жіберіледі. Бұндай материал ... ... ... ... ... дайындау барысында қаптама ретінде қолданылады. Үштік композициядан (хитозан, ұсақцеллюлозалы талшық және желатин) аса берік үлдірлер алады. Алынған үлдірлер ... ... көму ... ... әсерімен ыдырауы мүмкін [22].
Табиғи белоктар мен протеиндер де биоыдырайтын пластмассалар ... ... ... туғызуда. Ылғалы мол тағамдарды орау мен тағамдық қораптарды алу мақсатында гидрофобты протеин цеин негізіндегі үлдір қолданылады. Табиғи полимерлерді ... ... ... алу ... ... ... ... артықшылығы - бастапқы шикізат көзінің қайта қалпына келуінде және сарқылмайтындығында. Негізгі мақсат - синтетикалық көптонажды ... ... ... ... композициялық материал алу. Басты мәселелердің бірі биоыдырау қасиетін өндірісте кең қолданылатын полимерлерге ... ПЭ, ПП, ПВХ, ... және ... ... ... мен ... бұйымдар "мәңгілік" сақталатын болғандықтан, бұларға биоыдырау қасиетін беру мәселесі өзекті болып табылады [23].
Биоыдырайтын полимерлердің қолданылатын басты салаларына тағамдық ... ... ... ... ... ... пеноматериалдар, ыдыстар, қалдықтарды жинайтын және қарашіріндіге айналдыратын жабындар. Сонымен бірге биопластиктер медицинада сүт, ... және өзге де ... ... ... тігіс материалдары ретінде; фрамокологияда дәрілік заттардың пролонгирлеген қаптамасы ретінде қолданылады [24].
Сүт және гликоль ... ... ... полимерлер синтезі келесі стадияларды біріктіреді: 1. Қышқыл ерітіндісін концентрлеу; 2. Сүт және гликоль қышқылдары ... ... ... ... ... (III) оксиді) қатысында алынуы; 3. Лактид-шикізат пен гликолид-шикізаттың алынуы [25].
Фотоыдырайтын полимерлерге ... ... ... ... ... ... ПЭ және ПС ... полимердің ыдырауының фотоинициаторлары ретінде винилкетонды мономерлер қолданылады. Этилен мен стиролға сополимерлер ретінде 2-5% ... ... ... ... ПЭ мен ПС ... ... ... мүмкіндік береді. Алынған материалдар фотодеградацияға ультракүлгін сәулесінің 290 - 320 нм аралығында әсер еткенде ... ... ... ... ... тағы бір ... ... ыдыратуға қабілетті микроорганизмдерді мутациялау [25].
Полимерлердің құрылымы мен құрылысының биоыдырау ... ... ... ... ... ... төмендеген сайын биоыдырауға қабілеттілік арта түсетіні анықталған. Биоыдырауға әсер ететін келесі қасиет олардың кристалдыңы болып табылады. ... ... ... ... ... ... қабілеті жоғары екендігі анықталған.
Аса жоғары молекулалық қосылыстардың кристалдық құрылымдары төмендеу молекулалық қосылыстармен салыстырғанда биоыдырауы баяу жүреді. ... ... ... ... ... жақсартады. Түрлі модифицирленген биоқосылыстарды енгізу полимерлердің ыдырау қабілетін арттыруы немесе кемітуі де ... [26]. ... ... ПВХ биоыдырау қабілеттілігін арттырады. Алайда полимердің беткі қабатына нашар диффузияланған пластификатор (дибутил-фталат) ПВХ ... ... ... ... Полимердің биоыдырауы құрылымы мен құрылысынан өзге қоршаған орта жағдайларына тәуелді болып табылатын ... ... ... орта ... ... ... әсер ... факторларға ылғалдылық, температура, орта рН, жарық сонымен қатар топырақпен байланысы және топырақ түрі секілді комплексті факторлар әсер етеді [27]. Соңғы ... ... ... ... ... зерттеу жұмыстары шектелуде. Негізгі себебі, бұндай полимерлерді алу барысындағы шығын қарапайым пластикалық массаларды алудағы шығыннан жоғары болып табылады [28].
1. 1. 2. ... ... ... алу ... ... ... табиғи биоыдырайтын қосылыстар ретінде өзге де табиғи ... ... ... ... ... ... ... қосылыстармен және дикарбон қышқылының ангидридтерімен әсерлесуі нәтижесінде алынған сополимерлері топырақ жамылғысында 4 апта көлемінде толықтай ыдырайды. Бқлардың негізінде ... ... ... бір рет ... ... агротехникалық көмбелік үлдірлер алынады. Үштік композициядан (хитозан, микроцеллюлозалы талшықтар, ... ... ... ... жамылғысында микроорганизмдермен ұзақ әсерлесу нәтижесінде ыдырайтын үлдір алынады. Бұндай материалдар қаптамалық мақсатта, тасымалдау құралдарын жасуда және т.б. қолданылады. ... ... ... белок - цеиннен алады [29].
Биополимерлерді өндірісте алу жолдары 1980 - жылдарының аяғында ... ... ... ... бастады. Бүгінгі таңда негізгі өнімі крахмал болып табылатын заводтың өндірістік қуаттылығы жылына 60 мың ... ... ... Biotec (жылына 20 мың тонна) және BiopolymerTechnologies (3.5 мың тонна) фирмалары жұмыс істейді. ... ... ... өзіндік лицензиясын сатумен де айналысады. Голландияда қуаттылығы 40 мың тоннаны құрайтын RodenburgBiopolymers компаниясы құрылған. LimigrainIndustries ... ... ... ... 10 мың ... ... өндіреді. АҚШ-тағы CereplastInc компаниясы ірі өндірушілер қатарына жатады [30]. Крахмал табиғи полисахарид, көптеген артықшылықтарға ие:
- жыл ішінде толықтай қайта ... келу мен ... ... ... ... ... ... маниоко және т.б.) ресурстардың сарқылмайтындығы. Бұл қасиеті бойынша толықтай өсіп жетілуіне 18 - 20 жыл ... ... ... ... тиімді;
- өзгерістерге жеңіл ұшарйды және практикалық маңызды қасиеттерінің химиялық, физикалық, бактериялогиялық жолдармен жеңіл өзгертуге болады;
- химияда ... ... ... ... тән барлық өзгерістерді крахмалмен жүргізуге болады;
- крахмал негізінде немесе өзге де синтетиалық қосылыстармен бірге биоыдырайтын материалдар алуға қолайлы;
- ... ... ... жұмыс жасау ыңғайлы және токсикалы емес.
Өсімдіктекті шикізаттардан алынатын биополимрлі материалдардың мүмкіндіктері мен мұнай шикізаттарынан алынған қосылыстардан артықшылығын көрсеткен дұрыс. Бүгінгі ... ... ... ... ... мен ... сұрақтарға жауап табылған [32].
Алайда крахмалдың гидрофильділігі және төмен механикалық қасиеттері крахмалды модифицирленбеген ... ... ... ретінде пайдалануға мүмкіндік бермейді [33].
Осылайша полисүт қышқылы, поливинил спирті, поликапролактон секілді түрлі биоыдырайтын синтетикалық полимерлерді биоыдырайтын үлдірлердің механикалық ... ... ... ... ... араластырып отырған.
Жоғарыда аталған полимерлер ішінен ПВС крахмалмен жоғары ... ... ... ... қасиетінің жоқтығынан, арзан әрі табиғатпен биоүйлесімді және биоыдырау секілді ... ... ...
Осыған қарамастан үлдірлер алу мақсатында полимерлердің орын ауыстыруы алынатын үлдірдің қасиетіне әсер етуі ... ... ... ... алу үшін ... қоспалардың құрылымдық біртектілігін арттыру қажет. Біртектілікті арттыратын бірнеше тігуші агенттер белгілі. Хлорлы фосфорил крахмалды тігу үшін ... [35]. ... ... ... агенттер зиянды және токсикалық әсері жоғары. Сондықтан да олардың қолданылу аясы тұрмыс пен медицина секілді салаларда шектеулі болады. [36] ... ... мен ПВС ... ... ... ... мен формалану қасиеттерін арттыру мақсатында тігуші агент ретінде малеин қышқылы (МҚ) қолданылған. МҚ тағамдық қоспа ретінде белгілі, ... мен ... кері ... жоқ. ... ... ... ... қосылыстар қатарына жатады. Алайда аз ғана Авторлар МА тігуші агент ретінде қолданылғандығын көрсетеді. Крахмалдың ПВС-пен этирификациясы МА ... ... ... ... ... ... крахмалдың еркін гидроксильді топтары арасында жүреді [36].
Крахмал модификациясы әдетте таза шикізаттың кемшіліктерін жою мен өндірістік қолданылу мөлшерін ... ... ... Крахмалдан өнім алу мақсатында өңдеу барысында оңай модификациялауға болады. Соның арқасында модификацияланған крахмалдан оңай адгезияланатын, жабысу қабілеті жоғары құрылыстық ... ... ... ... ... ... болады. Тағам құрамына қосылған модификацияланған крахмал азықтық өнімдер қоюлығын, жабысу қабілетін арттырып, тоңазатқышта сақтау барысында ұзақ мерзімді сақталуын қамтамасыз етеді. ... ... ... ... физикалық және химиялық қасиеттері толықтай өзгерістерге ұшырайды. Бұндай жетілдірілген крахмал әр түрлі ... ... ... ... ... ... ие.
Әдетте крахмал модификациясы этирификация, тігу процесі, түрлі химиялық егу жолдарымен; ыдырау (қышқылдық және ферментативтік гидролиз, крахмалдың тотығуы); немесе ... ... ... ... ... ... нәтижесінде алынады.
Крахмал сонымен қатар қышқылдық және спирттік өңдеу нәтижесінде модификациялануыы ... ... ... ... ... ... байланысқан тұстары оңай гидролизденеді. Модифицирленген крахмал молекуласының молекулалық массасы мен тізбек ұзындығы қысқаруға ұшырайды. Крахмалдың спирттердегі қышқылдық ... ... 90% ... ... ... ... 1800 - жылдардан бастап жүргізіледі. Модифицирлеу барысында түрлі тотықтыратын агенттер енгізілген: гипохлорид, сутек пероксиді, ... ... ... ... және т.б [37]. ... ... ... бойынша 3 орын алатын қағаз жасау өндірісі секілді аса көп мөлшерде дәстүрлі ... ... ... ... жылдары крахмалдың қолданылатын көптеген жаңа салалары дамуда.
Барлық табиғи биополимерлер ішінен крахмал ... әрі оңай ... ... ... ... ... [37].
Табиғи ірі тоннажды полимер ретіндегі крахмалдың тамаша қасиеттерінің арқасында, оның негізінде алынатын түрлі материалдардардың алынуы әлемдік деңгейдегі ірі зерттеушілер мен ... ... ... ... ... ... алынатын бұйымдар туралы жүргізілген зерттеу жұмыстары мен патнеттер дәлел бола алады. Крахмал жүгері, бидай, күріш, ... ... ... ... ... басты көмірсу болып табылады [38].
Крахмал қатты ... ... ... қос полимерлі қоспадан және сызықты амилоза мен амилопектиннен ... ... ... атомдарының арасындағы валенттік бұрыштарының нәтижесінде түзілген спиральдан түзетін 200-2000 аралығындағы глюкоза молекулаларынан құралған. Амилопектин ... ... 30-ға жуық ... ... ... тармақталған полимер [39].
Крахмал жеуге жарамды немесе биоыдырайтын үлдірлер алу ... ... ... ... шикізат көздерін қолдана отырып, амилозаның проценттік мөлшері аса жоғары крахмал және модифицирленген крахмал алуға олады. Бұндай материалдар одан әрі ... сулы ... ... ... ... Бұл үлдірлердің оттегінімен байланысты шектейтін қасиеті бар. Бір кемшілігі-ылғал мөлшері, аса жоғары ылғал ... ... ... ... кең қолданылуына мүмкіндік бермейді.
Крахмал сонымен бірге армирленген пластик өндірісінде қоспа ретінде қолданылады. Ол үшін ... аз ... (6-30%) ... ... ... ... ... бұйымның биоыдырауын тездетеді [40].
Әдетте табиғи крахмал құрамында 30% амилоза, 70% амилопектин және 1% шамасында липидтер мен ... ... ... ... ... незізінде пластмасса алу мақсатында түрлі тәсілдермен өңделіп зерттелген. Үлдірді крахмалды ерітіндіні құю арқылы алып отырған. Бірақ крахмал өнімдерімен ... ... ... ... ... ... ... жолдарымен, компрессивті формалау арқылы, ылғал крахмалды экструзионды және инъекционды жолдармен ... ... ... байланысты болғандықтан кең қолданыс таппаған.
Термомеханикалық өңдеу барысында крахмалдың торлы жүйесі амилоза мен амилопектинді құрылымды, берік қасиеттерге ие ... ... ... (3-сурет) [41].
Пластмассалардың және крахмал негізіндегі полимерлердің механикалық қасиетін арттыру мақсатында ... су және ... ... ... ... ... жұмыстары жүргізілген [42].
1.1.3.Крахмалдың тігілген сополимерлері
Крахмалдың тігілген сополимерлерін алу жолдарын зерттеу көптеген елдерде жүргізілуде. Аса қарқынды түрде Қытай институттарында зерттеледі. Түрлі ... ... тігу ... ... ... формасынан өзге қасиеттерге ие жаңа крахмал туындыларын алуға бағытталған. Синтетикалық ... ... ... ... ... ... артықшылығы оның биоыдырау қасиетінде және крахмал шикізатының оңай қол жетімділігінде. Крахмалдың тігілген сополимерлеріне негізделіп келесі бағыттар ... ... ... ... мен ... алу; ... алу; ... мен гидрогельдерді алу.
Абсорбенттер мен суперабсорбенттер таза крахмалдан және оның туындыларынан алынады. Бұл мақсатта акрил қышқылының немесе ... ... ... ... ... ... ... N,N-метиленбисакриламид қолданылады, инициатор қызметін Na2SO3/(NH4)2S2O8 немесе церийдің амоний нитраты қолданылады. Крахмал мен акрил қышқылы негізіндегі суперабсорбенттердің судағы ... және тепе - ... ... ... ... және акрил қышқылының нейтралдану дәрежесіне байланысты. Нейтралдану дәрежесі артқан сайын ... ... де ... ... пен ... ... 1 г сополимерге 600 г суды сіңіру қасиетіне ие. Аналогиялық сорбциялық қасиетке крахмал, акриламид және акрил қышқылы негіщзіндегі сополимерлер ие. ... ... және ... ... ... ... ... крахмалын алдымен желатиндеп, кейін крахмал мен акриламидтің және ... ... ... γ-сәулесі әсерінен сополимеризациясы нәтижесінде алынады. Көбіктенген соң сополимерлердің 1 г-на 2256 г суға ... ... ... ... ... алынған абсорбенттер су/майлы ортада, эмульгирлеуші қоспаның қатысында тринатрийметилфосфатпен тігу нәтижесінде алады. Бұл ... ... соң ... 10 есе көп мөлшерде суды сіңіре алады. Крахмалдың катионды полиакриламидпен сополимерлері ... ... ... Соңғы зерттеулер сополимерлердің флокулирлеуші қасиетіне оның құрамының, беттік зарядының тығыздығының және өзге де факторлардың ... ... ... қатар мұндай сополимерлерді синтездеу жолдары нақты түрде зерттелген. Крахмал сополимерлері негізінде алынған гельдер мен гидрогельдер зерттеушілерді дәрілік заттарды ... және ... ... ... ... ... ... үшін крахмалдың сүт қышқылы және полисүтқышқылымен сополимерлері қолданылады. Бұндай сополимерлер токсикалық әсерінің жоқтығымен және ... ... ... ... ... ... ... әсері зерттелген: реагенттердің мольдік қатынасы, тігуші агент концентрациясы, әдетте N,N-метиленбисакриламида алынады. Сополимерленудің түрлі инициаторларын қолдана отырып крахмал мен акрилонитрил негізінде ... ... ... ... ... стиролды сополимерлеу арқылы крахмал мен полистирол сополимерлерінің амфифальды кристалдары алынған. Бұндай кристалдар суда және ... ... ... ... өте ... ... Крахмалдың жаңа сополимерлерінің синтездеу жолдарын іздестіру жалғасын табуда. Бұған соңғы жылдары жарық көрген ... ... ... ... ... ... жаңа ... алу соңғы жылдары технологтар мен зерттеушілер ерекше назарын аударуда. Ресей Федерациясындағы крахмал өнімдерінің БҒЗИ - да ... ... ... проф. А. И. Жумшаның жетекшілігімен жүргізілген. А. И. Жумшанның жазған соңғы еңбектерінде техникалық мақсатта қолданылатын крахмалға қатысты көпжылдық ... ... ... ... мақсатта крахмал эфирлері аса үлкен қолданысқа ие: карбоксиметил;- гидроксиэтил;- гидроксипропил;- крахмал, крахмалдың катионды туындылары, крахмал ... және ... ... ... модифицирленген крахмалды аса ірі компаниялар мен концерндер өндіреді: Акzo Nobel и Avebe ... ... Raisio ... Grain ... Corp. ... ... ... (Бразилия), Хенкель (ГФР), Aloja Starkelsen (Латвия), Rolnas (Польша) және т.б. Аталған өндіріс орындарының ... ... ... түрі өте көп. ... ... крахмалдың басты қолданылу аймақтары көрсетілген. Қолданыс бойынша жетекші орын мұнай-газ саласына тиесілі. Крахмалдың суда еритін эфирлері мұнай-газ саласында ұңғымалық ... ... ... ... ... орнында алынатын химиялық модифицирленген крахмалдар ішінен Na-карбоксиметилкрахмал (КМК-БУР), ... ... ПСБ), ... ... қатар гидроксиэтилкрахмал (ГКР), модифицирленген экструзионды крахмал (Полицелл ФКР, РК, РКС) және ... өзге де ... кең ... [44]. ... ... туындылары өндірістік масштабта шығарылғанымен, туындылар алынатын өндіріс қондырғылары әлі ... ... ... ... етеді. [45] жұмыста карбоксиметилкрахмалдың (КМК) орын басу дәрежесі мен тұтқырлығына ортаның (этанол, ацетон, бензол және олардың қоспалары) ... ... ... аса ... орын басу ... реакциялық орта этанол/бензол болғанда байқалған. КМК - ның қатты фазалық және спиртті ортада суспензиялық ... алу ... ... КМК - ны ... ... әдіспен алу үшін қуатты айналымдар жасайтын қозғалмалы машиналар қолданылады. Крахмалдан және нартий гидроксиді мен натрийден, монохлорсірке қышқылынан құралған реакциялық ... ... ... ... мен ... ... ... қатарынан өтіп, қоспа гомогенденеді және пластикалық күйге енеді. Материалда пайда болатын қысу және ... ... ... күш ... біртекті қоспа алынады. Іргелі зерттеулер ішінен аса маңыздысы (коммерциялы крахмалдар ығысу дәресесі 0, 25-0, 40) ... ... 2,1 ... КМК алу ... ... ... ... карбоксиметилді топтар келесі қатар бойынша орналасады: О2˃О6˃О3. С2-дегі ОН ... ... ... ... ... жоғары екендігі көрсетілген.
ЖАҚ-да карбокси метилоксиэтилкрахмалдың өндірудің жаңаша әдісі алынған. Алынған материал ... ... ие. ... ... бұл аралас эфир карбоксиметилді топтардың болуының есебінен көптеген ... ие. ... ... ... ерітінділердің құрылымын алуда және полиминералды агрессиялық ортада крахмал эфирлері тұрақтылығын ... ... ... ... ерекшеленеді. Жүгері крахмалына аллилглицидилді эфирмен әсер еткенде NаОН және Na2SO4ерітіндісінде қанықпаған қос байланыстары бар крахмал туындысы синтезделген. Алынған ... С6 ... орын ... ОН ... ие [46].
Ескерте кететін жағдай, тұтқырлығы мен желімдік қасиеттері бастапқы қолданыстағы крахмалдың түріне байланысты. Төртіншілік аммонилік катионды топтар ... ... ... сонымен қатар эпихлоргидринмен түрлі дәрежеде тігілген катионды крахмалды сулы ерітінділерден Сr+6 ионын ... үшін ... ... процесіне түрлі факторлардың әсері зерттелген және хром ионының адсорбциясының идеалды параметрлері ... ... ... алу мен олардың қолданылу аясының кеңеюі маңызын әлі де жоғалтпаған. Крахмал туындыларының басты ірі тұтынушылары ретінде текстильді және қағазды ... ... ... сала ... Жыл ... ... түрде өткізілетін конференциялардан крахмал туындыларының бұрғылау салаларында кеңінен ... ... ... ... деректерде мұнай - газ саласындағы крахмал туындыларына қойылатын талаптар мен ... ... бұл ... ... қасиеттері нақты көрсетілген [48].
1.2 Биоыдырайтын үлдір синтезіндегі поливинил спиртінің қолданылуы
ПВС - ... ... ... бар, тек синтездеу жолымен алынатын универсалды полимер. ПВС негізгі тізбегі биоыдырауға қабілетті С-С ... ... ... ... ... Оны аморфты күйде алу мүмкін емес. Поливинил спирті қалыптыв жағдайда қыздырғанда жұмсарады, бірақ балқымайды. 200 ○С ... ... ... ... бұл кезде оның суда ерігіштігі жойылады. Сонымен қатар, поливинил спирті дегидратацияланып, ішкімолекулалық және молекулааралық этирификациялану реакциясы жүреді.
Поливил спиті, әдетте, ... ... ... Одан теріге, каучукке ұқсас бұйымдар, бензинге тұрақты шлангелер, төсемелер, үлдірлер, талшықтар, желімдер және басқа материалдар жасайды.
Биологиялық залалсыз ... ... ... әр ... ... мен ... ... беткі қабаты және т.б. ретінде қолданылады [50].
Орташа молекулалық массасы ... ... ... ПВС ... бактериялар әсерінен толықтай ыдырайтыны дәлелденген. Крахмал-ПВС (60% шамасында крахмал және 40% модифицирленген ПВС пен пластификаторлар) негізндегі биоыдырайтын ... ... ... Жапонияда өндірілген. Бірақ ПВС-Кл негізіндегі үлдірлер физикалық қоспаны құраған. Химиялық реакция нәтижесінде ПВС молекулалары және ... ... ... ... ... ... сапасы артқан. Алынған зерттеулер нәтижесінде ПВС пен крахмал қоспаларынан алынған үлдір сапасын иондаушы сәулелер арқылы арттыруға болатындығы дәлелдеген ... ... (ПВС) суда ... және ... ... ыдырауға ұшырайтын санаулы винилді полимерлер қатарына жатады. Сондықтан да, ПВС негізінде ... кең ... ... ... таза материалдар алу мәселесіне көп көңіл бөлінуде.
Алдыңғы зертеу жұмыстарында, гидрогельдер синтезі ... ... ... Бұл ... ... (МА) ... мен ПВС ... арасында тігуші агент ретінде қолданылған [52].
Сонымен қатар ПВС пен крахмал негізіндегі биоыдырайтын үлдірлер алудың тағы бір әдісі радиациялық тігу ... ... [53]. ... ... ПВС пен ... ... үлдірлерді гель- фракцияны сығу арқылы радиациялық тігу әдісімен алған. Сығу ... жұқа ... ... алу ... қолданылған және соның нәтижесінде процесс энергияны көп талап еткен.Синтез 1000С температурады 2 ... бойы ... [54]. ... ... ... спиртін қосу арқылы жоғары механикалық беріктік пен материалдардың созылу көрсеткішін арттыруға ... Таза ... - ... ... ... 50% - дық ... ... кезінде, материалға 1,8 МПА күш түсірген кезде беріктілігі 118% -ға артқан. ПВС қосылған материал беріктігі 4 МПа ... ... ... 150%-ға артқандығы дәлелденген. Крахмал-глицерин-ПВС қоспасының динамикалық механикалық анализі көрсетуі бойынша, өнімнің шынылану температурасы қоспадағы глицерин мөлшеріне тура пропорционал ... ... ... ... ... глицерин мен крахмал қоспаларын сканирлеуші электронды микроскоппен зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ПВС қосылған қоспадан алынған өнімдерде жарықшақтар байқалмаған.
Таза крахмал - глицеринді қоспа ылғал топырақ жамылғысында 22 тәулік ... өз ... 70% ... ПВС қосылған өнімдер биоыдырауы баяу жүреді әрі ыдырау дәрежесі салыстырмалы төмен [55].
Соңғы жылдары көптеген зерттеулер мұнайдан ... ... ... ... табиғи, қолжетімді, биоыдырау қабілетіне ие материалдарды қолдана отырып жаңа өнімдер алуға бағытталуда. Жүгері, қартоп, күріш секілді шикізат ... ... ... ... биоыдырау қабілетіне ие. Италияның Пизан Университетінің зерттеу жұмыстарында табиғи компоненттер мен ПВС негізіндегі материалдар алу ... ... ... ... ... қант құрағынан алынған лигноцеллюлозалық талшықпен ПВС композициялық материалары ... ПВС ... ... ... ... арқасында табиғи компоненттермен жоғары үйлесімділікке ие, әрі сулы ерітінділерде өте жақсы ... ... ... ... ... ... аумақтарды, азықтық өнімдерді қаптамалық мақсатта, жылыжай бөлшектерін алу және т.б. көптеген салалрада ПВСд ... ... ... ... ... ... қойылған [56].
1.3 Бетондарды ПВС-Кл негізіндегі сополимер қоспаларымен түрлендіру
Бетон құралымдар мен бұйымдар - үйлердің, ғимараттардың және ... ... ... ... не ... арматураланған құралымдық элементтері. Бетонның созылу беріктігі аз болғандықтан, ... ... мен ... ... сығушы күштер түсетін жерлерде қолданылады. Бетон құралымдар мен бұйымдардың кең тараған түрлеріне: ... ... мен ... ... гидротехникалық құрылыстар, бағандар, күмбездер, көпірлік тіректер, жол және тротуар төсеніштері, т.б. жатады. Ал құралымға созу күші түсетін жағдайда бетон ... мен ... ... ... қосылады. Бетон мен арматура қосылып жасалған құралымды темір-бетон құралымдар дейді. Зауыттарда дайындалатын бірдей стандарт элементтерден ... және ... ... мен ... т.б.) ... құрама бетон құралымдарды құрылыстарда пайдалану өте тиімді болып есептеледі. Ірі ... мен ... ... ... ірі ... сүйеме қабырғаның) құралымы әдетте тұтас бетоннан жасалады. Бетон құралымдар мен ... ... ... механикаландырылған және автоматтандырылған кәсіпорындарда дайындалады да құрылыс алаңына ... ... ... ... - қату және ... түзу ... ... кейін әртүрлі мономер және олигомерлермен кезекті радиациялық немесе термокаталитикалық полимерлеу арқылы кебу мен қанықтыруға түсетін ... ... ... ... ... синтетикалық шайырдың химиялық табиғаты, түрлері, толтырғыштың майда дисперсті фракциялық ... ... ... ... ... бетондардың қасиеттері мен қолданылу мүмкіндіктерін түрлі арнайы ... қосу ... ... болады. Қоспаларды қолдану бетонның реологиялық және физика-механикалық қасиеттерін реттеуге мүмкіндік береді. Соңғы кездері жаңа тиімді модификаторлар, ... ... ... мен ... қосу ... ... ... Қоспаларды қолдану арқылы бетонның сапасын арттырумен қатар құрылыста қолданылатын материалдардың жаңа номенклатураларын алуға мүмкіндік береді: супержеңіл жылуоқшаулағыш материалдардан (көлемдік массасы 100 кг/м) ... аса ... ... материалдарға (сығылуға тұрақтылығы 200 МПа) дейін.
Бетонның дыбысоқшаулағыш, жылуоқшаулағыш, беріктілік секілді қасиеттерін арттыру ... ... ... ... ретінде крахмал қосылады. Алайда, таза крахмал бетонның сілтілік ортасына тұрақсыз, құрамындағы NaOH ... 3,5-3,8 ... ... ... ... ... ұшырайды. Өзгеріске ұшыраған крахмал бетонның сапасына теріс әсер етіп, одан әрі ... ... ... ... ... ... бетон құрамындағы крахмалдың сулы ортада температура жоғарылаған сайын клейстерленуі қарқынмен жүріп ... ... ... ... ... ... ... ортаға тұрақты болуымен қатар сорбциялану қабілеті жоғары болып табылады, сулы ... ... ... ... ... модифицирлеу оның құнын бірнеше есе артуымен тиімсіз болып табылады. Сондықтан да, сілтілік ... ... ... ... ... арзан ПВС қолдану аталған мәселенің шешімі болып табылады. Бұндай қоспалар ... ... ... ... ... сапасын арттыру үшін кеңінен қолданылады. Соңғы жылдары ауыр бетондардан сапасы мен қолданылу мүмкіндіктері жоғары жеңіл бетон өндірісі қарқынды ... ... ... ... ... және жылулық қасиеттері, төменгі тығыздығына орай болып табылады.
[57] ... ... ... ... ... ... тұрақтылығы мен бетон сапасына әсерін бақылау болып табылады. Тәжірибе қарапайым портландцементпен жүргізілді. Жұмыс барысында қоспасыз таза сумен дайындалған бетон ... және ... сулы ... ... бетон алынады. Крахмал мен ПВС негізіндегі (БПҚ 30:70 мол.%) полимерлі қоспа гранула күйінде ... Таза ... ... ... 650 г ... және 165 г су мөлшерімен, сополимер қосылған ... ... 650 г ... 165 г су ... 300 г ... 30% ... ... арқылы алынды. Екі үлгі де 2-4 мин көлемінде механикалық араластырғышпен араластырылып, 7 тәулік кептірілді және сығу машинасы ... ... Gilson Company, АҚШ) ... ... ...
Зерттеу барысында таза бетонның сығылу көрсеткіші 6,9 Мпа құраған. Крахмал/ПВС ... ... ... ... ... 10% ... күшке төзімді екні анықталды. Цементті қоспаны дайындау барысында ортаның рН көрсеткіші 12,7 жетуі мүмкін. ... ... таза ... бұзылуға ұшырайтыны анық. Құрамындағы ПВС пен байланысқан крахмал қоспасы бетонның сілтілік ортаға беріктілігін 30% арттырған.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 16 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Жүгері крахмалы негізінде биоыдырайтын жабқыштар технологиясын жасау47 бет
N-винилкапролактам негізіндегі (СО)полимерлердің физика-химиялық және термосезімтал қасиеттері67 бет
XX-XXI ғасырдың суда, әуеде, жер бетінде болған ірі зілзалалары14 бет
«ФФПС» - сериалы суда еритін полимерді цемент шикізат шламының сұйылтуға әсерін анықтау36 бет
Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді алу26 бет
Ағын судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау32 бет
Битум және полимерлер4 бет
Болашақ педагог маман тұлғасын заманауи ақпараттық құралдар көмегімен дамытудың психологиялық-педагогикалық негіздері53 бет
Бұрғылау ерітіндісінің тиімді дайындалу құрамын таңдау негіздері11 бет
Дезинфекция және дезинфекциялық ерітінділерге сипаттама20 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь