ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ БИОРАЗЛАГАЕМОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ОЛИГОМЕРАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ АЗОТ И ФОСФОР

АННОТАЦИЯ

В ходе данного исследования крахмальное звено было введено в цепь сополимера, состоящего из полиэтилена и полиакрилонитрила. Биоразлагаемость и термостойкость композиции повысились в результате введения крахмала в цепь сополимера.

Также в ходе исследований были изучены и проанализированы ИК-спектроскопические и дериватографические показатели состава композиции полиэтилена, полиакрилонитрила и крахмала.

ABSTRACT

In the course of this study, a starch unit was introduced into the chain of a copolymer consisting of polyethylene and polyacrylonitrile. The biodegradability and thermal stability of the composition is improved by introducing starch into the copolymer chain.

Also, in the course of the research, IR spectroscopic and derivatographic indicators of the composition of the composition of polyethylene, polyacrylonitrile and starch were studied and analyzed.

Ключевые слова: сополимер, крахмал, полиэтилен и полиакрилонитрил.

Keywords: copolymer, starch, polyethylene and polyacrylonitrile.

Введение

Крахмал представляет собой полисахарид, который существует в основном в виде гидроколлоидов - это форма углеводов обладающая самой высокой степенью биоразлагаемости, распространенный в природе [1]. Крахмал можно получить из пшеницы, риса, зерна и зелёных  растений. Только пластифицированные термопласты на основе крахмала и чаще его смеси с синтетическими полимерами и производными целлюлозы позволяют получать материалы, используемые в пищевой и медицинской промышленности, сельском хозяйстве и быту [2].

Эти композиции являются перспективными для производства экологически безопасных предметов кратковременного использования, в особенности для различных упаковочных материалов, которые обладают биоразлагаемостью в окружающей среде в условиях захоронения. Такие материалы проявляют свойства, типичные для синтетических полимеров, но имеют ряд особенностей, обусловленных спецификой структуры крахмала, выделенного из различных растений, но всегда сохраняют важнейшую для экологии характеристику – способность к самопроизвольному разложению в окружающей среде после их использования [3]. Научная новизна проведенного исследования заключается в том, что доказано, что процесс биодеградации полиэтиленовых пленок, полученных экструзионная обработки в композит, содержащий до 40 % крахмала и до 10 % (масс.) полиакрилонитрила, приводит к 40-50 % ускорение процесса биодеградации.

Также были изучены и проанализированы ИК-спектроскопические и дериватографические параметры, кислородний индекс содержащих полиэтилен, полиакрилонитрил и мономеры крахмала, полученные в ходе практических экспериментов.

Экспериментальная часть

Для эксперимента использовали вторичный полиэтилен, ПАН и крахмал в определённом соотношении и перемешивали компоненты в механическом автоклаве в течение 90 минут при температуре 140-150°С. Полученную композицию пропускали через экструдер и превращали в гранулы.

С целью изучения физико-химических характеристик композиции полиэтилена, ПАН и крахмала, синтезированных в ходе эксперимента, были изучены показатели спектра ИК. На следующем этапе, из полученных гранул, готовили лопатку для анализа при температуре 170-175⁰С. В результате наших исследований получено огнезащитное покрытие на основе соединений фосфора и полиакрилонитрила для деревянных конструкций. Первоначально полиакрилонитрил получали из акрилонитрила полимеризацией в растворе. Затем было получено и обезврежено огнеупорное комплексное соединение на основе полиакрилонитрила и соединений фосфора. Огнезащитное покрытие, полученное на основе местного сырья, получено с наибольшим выходом 94% при 120-140°С в соотношении 1:2. При нанесении на древесину покрытие придает декоративный вид и обеспечивает эффективную противопожарную защиту.

Результаты и обсуждение

С целью определения анализов функциональных групп и химических связей композиции состава полиэтилена, полиакрилонитрила и крахмала, полученной в ходе лабораторных работ, были изучены показатели  ИК-спектроскопии (Iraffinity-1S Shimadzu)[1].

Рисунок 1. ИК спектроскопия композиции полиэтилен-полиакрилонитрил-крахмал

ИК-спектроскопия полимерной композиции полиэтилен-полиакрилонитрил-крахмал показывает характеристические линии поглощения валентных колебаний группы -С-Н- в области 2916,37-2848,86 см^-1, деформационных колебаний С-С и С-Н в области 1463,97 см^-1 и 719,45 см^-1. Связи С-Н, принадлежащие крахмалу, также давали линии поглощения в области 1078,21 см^-1. На  ИК-спектроскопии имеется линия поглощения, принадлежащая простому эфиру C-O-C в области 1149,57 см^-1, C-N при 1018,41 см^-1 и валентных колебаний N-H в области 875,68 см^-1, которые отличаются от линий поглощения полиэтиленкрахмала и ПАН-парков (Рис. 1).

Другим способом определения горючести антипиренов, полученных на основе местного сырья, является их кислородный индекс.Антипирен AДж испытывали по кислородному индексу открытых древесных материалов (ISO 4589 (ASTMD2863) ГОСТ 12.1.044-89) и были получены результаты, показанные в Таблице 1.

Таблица 1.

Кислородный индекс древесных материалов

Полученные результаты показали, что кислородный индекс деревянных образцов № 4, 5, 6, обработанных антипиреном АДж, увеличился на 60 % по сравнению с необработанными деревянными образцами 1, 2, 3.

Таким образом, в ходе данного исследования изучалась термостойкость полиэтилена и полиэтилен-полиакрилонитрил-крахмальной композиции. По результатам научно исследовательских работ доказана лучшая термостойкость полиэтилен-полиакрилонитрил-крахмальной композиции по отношению к полиэтилену.

Список литературы:

1. Каршиев М.Т.,  Нурқулов Ф.Н., Джалилов А.Т. Исследование физико-химических характеристики крахмальной модификации полиэтилена. Universum:  химия и  биология:  научный  журнал.  –  № 10(100).  Часть  1. М.,  Изд. «МЦНО»,  2022.  – 64-67ст.
2. Мехоношина, А.В. Исследование способности полимерных композитных материалов к биодеструкции / А.В. Мехоношина, Э.Х. Сакаева // Химия. Экология. Урбанистика. - 2018. - Т. 2018. - С. 211-215.
3. Mohyuddin A. Synthesis and analysis of environment friendly gelatin grafted biodegradable polymer. OIDA Int J Sust Dev, 2017, 10: 21-28.
4. Laloyaux X., Fautré E., Blin T., et al. Temperature-Responsive Polymer Brushes Switching from Bactericidal to Cell-Repellent // Advanced Materials. 2010. P48-52.