ВВЕДЕНИЕ - Функциональные полимеры на основе крахмала и изучение их физико-химических свойств

Природный полимер крахмал имеет уникальные свойства, а его производные во многих областях применения могут конкурировать с производными целлюлозы, особенно, если учесть, что крахмал получают из ежегодно возобновляемого сырья (картофель, кукуруза, рожь) в отличии от целлюлозы, выделяемой из древесины, минимальный срок созревания которой даже для быстрорастущей древесины составляет несколько лет. Даже беглый обзор публикаций и патентов по синтезу и применению производных крахмала свидетельствуют о значительном интересе исследователей и крупнейших фирм к производным крахмала, многие из которых производят значительный ассортимент модифицированных крахмалов для различных областей применения. Анализ публикуемых материалов и патентов показывают, что исследования в области производных крахмала переживают значительный подъем. В этом аспекте основные научные исследования направлены на развитие фундаментальных исследований в области создания нетоксичных материалов на основе природных полимеров. В основу создания таких полимеров могут быть заложены традиционные подходы полимераналогичных превращений, химической и физической модификации природных полимеров. Наибольший практический интерес представляет крахмал, который относится к числу наиболее перспективных полимеров, так как он обладает биодеградацией, не токсичен и не представляет вреда для окружающей среды, а также имеет реакционноспособные функциональные группы, химически легко модифицируется. Одним из перспективных направлений является получение растворимых в обычных условия производных крахмала, например карбоксиметилированием или получением привитых полимеров с гидрофильными виниловыми мономерами. При этом это приводит не только к увеличению его гидрофильности, а также проявлению других новых свойств нехарактерных для исходного полимера, который позволит расширить область его практического применения. Поэтому получение химически модифицированных производных крахмала для оценки возможности получения материалов с уникальными свойствами является весьма актуальной как в практическом, так и в теоретическом плане.

Степень изученности проблемы: Химическая модификация крахмала с целью получения различных его производных, а также привитая сополимеризация с различными мономерами в последнее время исследуется довольно интенсивно. Основная литература по данной тематике встречается в зарубежных журналах, а в последнее время исследованиям в этой области значительные внимания оказываются в научных центрах Китая. В нашей стране также проводятся исследования в области получения карбоксиметилкрахмала. В них в отличая от данной работы, карбоксиметилирование крахмала проводилась в органических растворителях. А литература по получению привитых сополимеров крахмала в нашей республике отсутствуют.

Целью диссертационной работы является получение химически модифицированных производных крахмала, в частности карбоксиметилированием и получением привитых полимеров с акриловой кислотой и изучению некоторых физико-химических свойств полученных веществ.

В связи с поставленной целью задачами диссертационной работы были:

    - получение натриевой соли карбоксиметилкрахмала карбоксиметилированием крахмала в водных средах натриевой солью монохлоруксусной кислоты и поиск оптимальных условий реакции карбоксиметилирования крахмала; - изучение некоторых физико-химических свойств полученного продукта, в частности растворимости и гидродинамических свойств. - выбор инициирующей системы и подбор условий синтеза для осуществления прививки акриловой кислоты на крахмале. Исследование кинетики привитой сополимеризации, установление предполагаемого механизм синтеза и путей регулирования состава сополимеров. - исследование влияния концентрации инициаторов, водного модуля и соотношения компонентов на степень прививки акриловой кислоты на крахмал. - получение сшитых гидрогелей на основе акриловой кислоты и крахмала, изучение набухающей способности полученных полимеров в водных растворах.

Объектами и предметами исследований являются крахмал и химически модифицированные крахмалы, в частности карбоксиметилкрахмал и привитый сополимер акриловой кислоты на крахмале.

Методы исследования: Потенциометрическое титрование, ИК-спектроскопия, равновесное набухание.

Научная новизна: Модификацией кукурузного крахмала монохлоруксусной кислотой получена натриевая соль карбоксиметилкрахмала хорошо растворимая в воде. Изучено влияние времени реакции, температуры процесса, концентрации щелочи и монохлоруксусной кислоты на степень замещения образующегося продукта. Проведена привитая сополимеризация акриловой кислоты на крахмал, инициируемый окислительно-восстановительной системой. Исследована влияние концентрации инициатора, водного модуля и соотношения компонентов на степень прививки акриловой кислоты на крахмал и показано, что указанные выше факторы сильно влияют на степень прививки. Получены сшитых полмеры на основе акриловой кислоты и крахмала и изучены набухание полученных полимеров в водных растворах.

Практическая значимость результатов исследования. В работе получены производные крахмала, хорошо растворяющиеся в холодной воде, обладающие высокой вязкостью и набухаемостью, а так же хорошей адгезией, которые может быть использованы в качестве стабилизаторов растворов суспензий и эмульсий, адсорбентов воды и при приготовлении клеящих веществ.

Опубликованность резултатов. По материалам диссертации опубликовано 3 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, где обосновывается выбор цели и задач данной работы, трех глав и заключения. В главе обзор литературы критически рассмотрены последние достижения в области создания полимерных гелей и их применения. Имеются также главы полученные результаты и их обсуждения, а так же экспериментальная часть. Работа изложена на 61 стр., иллюстрации состоят из 15 рис. 11 табл. Библиография состоит из 64 ссылок.

Похожие статьи




ВВЕДЕНИЕ - Функциональные полимеры на основе крахмала и изучение их физико-химических свойств

Предыдущая | Следующая