Гузенко О.А., Кузнецов В.В.
ПОЛУЧЕНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ НА РАЗРЫВНОЙ МАШИНЕ *
Аннотация:
в статье описано получение биоразлагаемых упаковочных материалов на основе крахмала и их модификация сшивающими агентами, которыми выступали различные пищевые кислоты. Исследовано влияние внесения сшивающих агентов на прочность упаковочных материалов с помощью разрывной машины марки 2099Р-5 с электрическим приводом активного захвата и электронным силоизмерителем.
Ключевые слова:
биоразлагаемые материалы, эко-упаковка, прочность на разрыв, разрывная машина, разрывное усилие, удельная прочность, абсолютное удлинение, относительное удлинение
Тема разработки биоразлагаемых упаковочных материалов сейчас находится на слуху не только в мире науки, но и в повседневной жизни любого человека. Ведь благодаря правильно составленной разработанной рецептуре можно получить такую эко-упаковку, которая сможет стать альтернативой полиэтиленовым упаковочным материалам, которые, как известно, разлагаются несколько сотен лет. Для получения эко-упаковки используются такие природные полимеры, как хитозан, крахмал, пектин и другие [1]. Одним из наиболее важных свойств, которым должна обладать эко-упаковка на основе природных полимеров, чтобы составить конкуренцию полиэтиленовым упаковочным материалом, является прочность. Таким образом, данная работа посвящена получению биоразлагаемых пленок на основе крахмала и исследованию влияния внесения различных сшивающих агентов, которыми выступали пищевые кислоты, на придание прочности упаковочным материалам. Условно работу можно разделить на две части: первая – получение биоразлагаемых упаковочных материалов из реагентов, представленных в таблице 1, и вторая – исследование полученных образцов на разрывной машине. Таблица 1. Реактивы для синтеза биоразлагаемых пленок. Название реактиваБрутто формулаСтруктурная формулаМаркаСвойстваКартофельный крахмал(C6H10О5)nHааsВыступает основой пленки.Поливиниловый спирт(C2H4О)x/Х.Ч.Выступает эмульгирующим и пленкообразующим полимером. Обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью.ГлицеринC3H8О3/Х.Ч.Является влаго-удерживающим агентом, стабилизатором, пластификатором.Лимонная кислотаC6H8О7/HааsСшивающий агент с антибактериальным эффектом (способный ингибировать (подавлять, задерживать) рост микроорганизмов).Ортофосфорная кислотаH3PО4/Х.Ч.Сшивающий агент.Щавелевая кислотаC2H2О4/Х.Ч.Сшивающий агент.Адипиновая кислота C6H10О4/Х.Ч.Сшивающий агент. Этиловый спирт (95%)C2H6О/Х.Ч.Органический растворитель.Формовочная смесь готовилась путем смешивания крахмала и поливинилового спирта в пропорциях 1:1, соответственно, и нагревании в течение 30 минут с дальнейшим внесением глицерина и различных сшивающих агентов (лимонной, ортофосфорной, щавелевой и адипиновой кислот) в соотношении 1:3 (крахмал:сшивающий агент). Методом литья формовочная смесь наносилась на стеклянную чашку Петри и высушивалась при определенных условиях. Таким образом, было получено четыре образца упаковочных материалов, толщина которых была измерена с помощью микрометра и составила 80 мкм. В качестве эталона для исследования на прочность был использован пакет промышленного изготовления из местного супермаркета, заявленный как биоразлагаемый (толщина 80 мкм). Для определения разрывной прочности и относительного разрывного удлинения полученных упаковочных материалов использовали разрывную машину марки 2099Р-5 с электрическим приводом активного захвата и электронным силоизмерителем.Сущность метода заключалась в растяжении образцов до разрыва и определении величины разрывной нагрузки и удлинения при разрыве.Зажимную длину образца принимали равной (100±1) мм.Скорость движения разрывной машины устанавливали 20 мм/мин.При испытании образцов разрывная нагрузка и удлинение при разрыве фиксировались электронным силоизмерителем [2]./Рис 1. Внешний вид разрывной машины марки 2099Р-5 с электрическим приводом активного захвата и электронным силоизмерителем.В результате исследования были получены следующие показатели: Разрывное усилие (Н),Удельная прочность (сН/текс),Абсолютное удлинение (мм),Относительное удлинение (%). Результаты исследования представлены в таблице 2. Таблица 2. Результаты исследования на разрывной машине марки 2099Р-5 с электрическим приводом активного захвата и электронным силоизмерителемОбразецРазрывное усилие, НУдельная прочность, сН/тексАбсолютное удлинение, ммОтносительное удлинение, %Пленка, модифицированная лимонной кислотой10,3515090,037180,07Пленка, модифицированная ортофосфорной кислотой 12,5625038,49276,984Пленка, модифицированная адипиновой кислотой2,2110031,76763,534Пленка, модифицированная щавелевой кислотой 1,890056,181112,36Контрольный образец – биоразлагаемый пакет из супермаркета 4,82400181,570363,14Исследование на разрывной машине показало, что наибольшей прочностью на разрыв обладают пленки, модифицированные лимонной и ортофосфорной кислотами. Кроме того, показатели прочности пленки, модифицированной ортофосфорной кислотой, оказались выше не только показателей всех синтезированных образцов пленок, но и выше показателей контрольного образца в 2,6 раз. Таким образом, проведенные исследования показали высокий потенциал для создания пищевых биоразлагаемых пленок, модифицированных ортофосфорной кислотой, которые могут стать альтернативой полиэтиленовым упаковочным материалам.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 2
Ссылка для цитирования:
Гузенко О.А., Кузнецов В.В. ПОЛУЧЕНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ НА РАЗРЫВНОЙ МАШИНЕ // Вестник науки №12 (69) том 2. С. 1233 - 1239. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11540 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+