Жүгері крахмалы негізінде биоыдыратын жабқыштар технологиясын жасау

Кіріспе
Қолданылған әдебиеттер

Қазіргі таңда, өндіріс салаларының қарқынды дамуы салдарынан туындайтын экологиялық мәселелерді шешу әлемдік деңгейдегі өзекті мәселе. Ғылыми техникалық прогреске дейін қалдықтар мәселесі табиғат есебінен шешіліп отырды. Ыдырауы немесе қайта қалпына келуі бірнеше жүзжылдықтарға созылатын жаңа материалдардың пайда болуы табиғи жолмен шешілмейтін адамзат тарапынан туындайтын зор мәселе.
Зманауи қоғамды полиэтиленді жабындар мен пластикалық орамаларсыз елестету мүмкін емес. Қолданылған соң барлық пластикалық материалдар қатты тұрмыстық қалдықтар ретінде тасталып, онжылдықтар бойы бұзылмай сақталады. Соның салдарынан жиналған қалдықтар адамзат денсаулығы мен қоршаған ортаға зор қауіп тудыруда.Ғылымның соңғы жетістіктерін пайдалана отырып қоршаған ортаны қорғау мен табиғи ресурстарды тиімді игеру экологиялық мәселелердің негізгі шешімі болып табылады. Осыған орай қолданылған соң қайта өңдеуге келетін немесе биоыдырауға қабілетті жабындар синтезі қарқындай түсуде.
Биоыдырайтын полимерлер – микроағзалар, ультра күлгін сәулесі, күн радиациясы және өзге де табиғи факторлар есебінен қоршаған ортаға зиянсыз бастапқы құраушыларына ыдырауға қабілетті материалдар. Биополимерлер негізінде алынған материалдар тағам өндірісінде қаптағыш ретінде жіберіледі, қарапайым құрылғылар көмегімен алынады және жоғары қолданыстық көрсеткіштерге ие.

1. Суворова А.И., Тюкова И.С., Труфанова Е.И. «Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала» // Успехи химии. 2000. Т. 69. №5. С. 494–504.
2. Тасекеев М.С.., Еремеева Л.М. Производство биополимеров как один из путей решения проблем экологии и АПК // 2009. С. 5 – 6.
3. Ермолович О.А., Макаревич А.В. и др. «Биоразлагаемые ориентированные плоские волокна на основе крахмалонаполненногополпропилена» // Химические волокна. 2006. №5. С. 26–30
4. Легонькова О., Мелицкова Е., Пешехонова А. «Будущее за биоразложением» // Тара и упаковка. 2003. №2. C. 62–63.
5. Широков В.А. Краткая характеристика российского рынка КМЦ и модифицированных крахмалов. Анализ и прогноз // Эфиры целлюлозы и крахмала: синтез, свойства, применение: матер.11-й междунар. Научно-технической конференции. 15-15 мая 2007 г. Владимир, 2007. С,4-7.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Уркімбаева П.И., Есмұратов А.А.
Әл-Фраби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
E-mail:

Жүгері крахмалы негізінде биоыдыратын жабқыштар технологиясын жасау

Ғаламдық экологиялық мәселелерді шешуде қоршаған орта жағдайында ыдырау қабілетіне ие материалдар синтезі маңызды орынға ие. Осыған байланысты берілген жұмыста поливинил спирті (ПВС) мен крахмал негізіндегі биоыдырайтын үлдірлерді алудың оптималды жағдайлары қарастырылып, алынған үлдірлердің қолданылу мүмкіндіктерін бағалау мақсатында физика-химиялық зерттеулер жүргізілді. Зерттеу бойынша ИК-спектроскопия әдісінің нәтижелерінен жалғанған полимерлер сутектік байланыстар арқылы жүретіні анықталған. Жұмыс барысында ПВС және крахмал негізінде синтезделген үлдір γ-сәулеленуден өткізілді. Иондаушы сәулеленуден өткен үлдірлердің беріктілігі, түрлі еріткіштер ортасындағы тұрақтылығы, эластикалық қасиеттері құрамындағы полимер компоненттерінің тігілуі есебінен артты.
Түйін сөздер: биоыдырайтын үлдір; γ-сәулелену; тігілген полимерлер.

Кіріспе

Қазіргі таңда, өндіріс салаларының қарқынды дамуы салдарынан туындайтын экологиялық мәселелерді шешу әлемдік деңгейдегі өзекті мәселе. Ғылыми техникалық прогреске дейін қалдықтар мәселесі табиғат есебінен шешіліп отырды. Ыдырауы немесе қайта қалпына келуі бірнеше жүзжылдықтарға созылатын жаңа материалдардың пайда болуы табиғи жолмен шешілмейтін адамзат тарапынан туындайтын зор мәселе.
Зманауи қоғамды полиэтиленді жабындар мен пластикалық орамаларсыз елестету мүмкін емес. Қолданылған соң барлық пластикалық материалдар қатты тұрмыстық қалдықтар ретінде тасталып, онжылдықтар бойы бұзылмай сақталады. Соның салдарынан жиналған қалдықтар адамзат денсаулығы мен қоршаған ортаға зор қауіп тудыруда.Ғылымның соңғы жетістіктерін пайдалана отырып қоршаған ортаны қорғау мен табиғи ресурстарды тиімді игеру экологиялық мәселелердің негізгі шешімі болып табылады. Осыған орай қолданылған соң қайта өңдеуге келетін немесе биоыдырауға қабілетті жабындар синтезі қарқындай түсуде.
Биоыдырайтын полимерлер - микроағзалар, ультра күлгін сәулесі, күн радиациясы және өзге де табиғи факторлар есебінен қоршаған ортаға зиянсыз бастапқы құраушыларына ыдырауға қабілетті материалдар. Биополимерлер негізінде алынған материалдар тағам өндірісінде қаптағыш ретінде жіберіледі, қарапайым құрылғылар көмегімен алынады және жоғары қолданыстық көрсеткіштерге ие.
Биополимерлер өндірісінде аса үлкен қызығушылық тудыратын материал - крахмал. Жүгері крахмалы негізінде биоыдырайтын табиғи жабындар синтезі көптеген мәселелер шешімін табуға мүмкіндік береді. Крахмал - экономикалық тиімді, қолжетімді, қайта қалпына келетін, экологиялық таза шикізат көзі. Крахмал құрамында гидроксил топтарының болуы бойына суды жинай отырып, бастапқы құраушыларға ыдырауына мүмкіндік береді. Қосымша химиялық өңдеу крахмал негізіндегі алынған жабынның эксплуатациялық, беріктілік және эластикалық қасиеттерін арттырады. Жүргізілген жұмыс барысында алынған полимерлі композиттер үлгісі қоршаған орта мен адам денсаулығына зиянсыз, тұрмыс пен медицинада қолданыс табу перспективасы жоғары биоыдырайтын материал алу мүмкіндігімен өзекті.

Тәжірибелік бөлім

Үлдір синтезі барысында молекулалық массасы (Мw) = 205 000 болатын ПВС, жүгері крахмалы, мұзды сірке қышқылы және дистельденген су қолданылды. Қолданылған заттар қосымша тазартуды талап етпеді. Берілген жұмыста [ПВС]:[крахмал] = 95:5 қатынасындағы үлдірлер алынды.
ПВС және крахмал негізіндегі үлдірді алу қондырғысы 1-суретте келтірілген.

1 - сурет. ПВС - крахмал негізіндегі үлдер алуға арналған зертханалық қондырғы

1 - үшмойынды колба; 2 - бөлгіш құйғы; 3 - штатив; 4 - араластырғыш; 5 - гидротығын; 6,7 - термометр; 8 - су моншасы.

Синтез барысында алынған (со)полимердің бір бөлігінен құймалық әдіспен бөлме температурасында үлдірлер алынып, тігілген үлдір алу мақсатында ылғал және құрғақ күйінде γ-сәулеленуге жіберді. Қалған бөлігі сұйық күйінде радиациялық өңдеуге жіберілді. Тігілген үлдір алу үшін сополимерді Ядерлі физика институтында жылдам-электронды сәулелену әдістері қолданылды. Полимерді радиациялық өңдеу жартылай электронды үдеткіш ЭЛВ-4 аппаратында, 1,3 МэВ энергиясынан өткізілді. Радиациялық сәулелену диапазоны 40-120 кГр құрады.
ИҚ-спектрі FTIR-Satellite Фурье-ИҚ спектрометрі арқылы жазылды. ИҚ-талдау жасау үшін ПВС-Кл негізіндегі үлдірлер ваккумды пеште 40○С температурада кептіріп, құрамындағы су және сірке қышқылынан арылтылды.
Ісінудің тепе-теңдік дәрежесін анықтау үшін үлдір үлгілерін ісіну дәрежесі тұрақтағанға дейін ерітіндіде ұстайды. Ісіну дәрежесін сулы, органикалық еріткіш - спирт, NaCl түрлі концентрациялық ортасында және түрлі температурада анықтайды. Ісіну кинетикасын анықтауда қолданылатын маңыщды шама - массаны анықтау үшін Sartorius маркалы ISO 9001 аналитикалық таразысы қолданылды. Ісіну дәрежесі бірнеше параллель тәжірибелерді жүргізу нәтижесінде анықталды.

Нәтижелер және талдау

ПВС және крахмал негізінде синтезделген үлдірлерді халық шаруашылығында, медицинада түрлі орағыш, ылғал жинағыш, қаптағыш материалдар ретінде қолдану үшін алдымен биологиялық ыдырау қасиеттерін зерттеу қажет. Қазіргі кезде белгілі бір пайдаланған уақыттан соң өздігінен қоршаған орта әсерінен ыдырайтын, қолжетімді арзан материалдар алудың маңызы зор. Осыған орай жұмыста өндірістік масштабтары кең, сулы ортада еру қабілеті жоғары ПВС пен сарқылмайтын әмбебап полимер крахмал қолданылды. Көптеген әдебиеттерде көрсетілгендей ПВС және крахмал негізіне алынатын үлдір түрлерінің оптималды пайыздық құрамы 95:5 масс.% шамасында. Бұндай қатынастағы үлдірлердің механикалыө беріктілігі, иілгіштігі және мөлдірлігі жоғары.
Синтез барысында алынған (со)полимердің бір бөлігінен құймалық әдіспен бөлме температурасында үлдірлер алынып, тігілген үлдір алу мақсатында ылғал және құрғақ күйінде γ-сәулеленуге жіберді. Қалған бөлігі сұйық күйінде радиациялық өңдеуге жіберілді. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей ылғал күйінде радиациялық өңдеуден өткен үлдірлердің физика-механикалық, органолептикалық көрсеткіштері жоғары болып табылды. Құрғақ күйінде γ-сәулеленуге ұшыраған үлдірлер ылғалды ортада тез ыдырағыш келсе, сұйық күйінде өңдеуден өткен (со)полимерлер құймалық әдіспен үлдір алуға келмейтін өзгерістерге ұшырады.
Полимерлердің еруінің бастапқы сатысы ісіну болып табылады. Радиациялық өңдеуден өткен ПВС-Кл (БПҚ 95:5 мол.%) негізіндегі үлдірлердің судағы, NaCl және этанол ерітінділеріндегі ісіну параметрлері қоршаған ортаның әр-түрлі температурасында зерттелінген.
ПВС суда жақсы еридітіндіктен оның практикалық қолдану мүмкіндігі төмен болып табылады. ПВС суда ерігіштігі құрамындағы ацетальды топтардың болуына тікелей байланысты. Құрамында 5% ацеталь топтары бар ПВС бөлме температурасында қиын, 65-70○С температурада жеңіл ериді.
ПВС суда ерімеуі үшін оның молекуласы көлденең байланыстармен тігілуі қажет. Сутектік байланыс энергиясы осы топтарға және топтар арасындағы байланыс аумағына тәуелді. Молекулалық массасы неғұрлым жоғары болған сайын оның суда ерігіштігі төмендейді және оның негізінде алынған өнімдердің қолданыстық көрсеткіштері артады. Сол себепті тігілген үлдір алу үшін Мw(ПВС)=205000 ПВС қолданылады. Сутектік байланыс энергиясы екі спирт топтары арасында азырақ болады. ПВС, крахмал және су құрамындағы ОН топтары арасында сутектік байланыс түзіледі де полимердің ісінуі жүреді. Сутектік байланыс химиялық байланыс сияқты қосымша полимерлі тізбектермен тігіліп, полимердің ісіну дәрежесін шектеп отырады.
1-суретте 1,2 және 3 номерлерімен белгіленген, сәйкесінше үш түрлі 40, 80, 120 кГр сәулеленудің жұтылу дозасынан өткен, Мw(ПВС)=205000 тігілген полимерлі үлдірлердің 20○С температурадағы ісіну дәрежесі көрсетілген. Алынған мәліметтерді салыстыра ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.