Исследование биоразлагаемых пленок физико-химическими методами анализа
Изменение свойств образцов биоразлагаемых пленок, модифицированных пищевыми кислотами и натуральными красителями. Применение инфракрасной спектроскопия для исследования физико-химических и межмолекулярных взаимодействий рецептурных компонентов пленок.
Рубрика | Химия |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.12.2024 |
Размер файла | 456,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Исследование биоразлагаемых пленок физико-химическими методами анализа
Гузенко О.А., Кузнецов В.В.
Аннотация
Синтезированы биоразлагаемые пленки, модифицированные пищевыми кислотами и натуральными красителями с целью придания заранее заданных свойств. Полученные образцы пленок исследованы современными методами: инфракрасная спектроскопия применялась для исследования физико-химических и межмолекулярных взаимодействий рецептурных компонентов пленок.
Ключевые слова: биоразлагаемые пленки, пищевые кислоты, натуральные красители, инфракрасная спектроскопия, отходы пластика.
Abstract
Guzenko O.A., Kuznetsov V.V. Investigation of biodegradable films by physico-chemical analysis methods
Biodegradable films modified with food acids and natural dyes have been synthesized in order to impart predetermined properties. The obtainedfilm samples were studied by modern methods: infrared spectroscopy was used to study the physico-chemical and intermolecular interactions of the formulation components of the films.
Keywords: biodegradable films, food acids, natural dyes, infrared spectroscopy, plastic waste.
Загрязнение окружающей среды пластиковым мусором приобрело глобальные масштабы. Причиной таких загрязнений служит использование населением планеты в огромном количестве пластиковых упаковочных материалов, разложение которых занимает более ста лет. Решением данной проблемы может стать частичный переход на биоразлагаемые упаковочные материалы.
Биоразлагаемыми материалами называются такие материалы, которые способны к деструкции под воздействием солнечного света, воды, почвенных микроорганизмов, грибов. Разложение таких материалов в окружающей среде происходит намного быстрее, чем разложение пластиковых упаковочных материалов, и может составлять менее трех месяцев.
Нами были разработаны, по запатентованной технологии, образцы биоразлагаемых пленок, модифицированные пищевыми кислотами и натуральными красителями. Пищевые кислоты использовались в качестве сшивающих агентов. Предполагалось, что их внесение может повысить прочность пленок и придать однородность структуре. В качестве индикаторов использовались натуральные антоциановые красители, полученные из выжимок клюквы, черноплодной рябины, черной смородины. Они добавлялись к пленкам с целью придания им свойств индикации срока годности продуктов питания, которые будут помещены в пленки. Это становится возможным благодаря тому, что окраска природных антоциановых красителей зависит от рН среды [1]. И таким образом, пленки могут изменять свою окраску в результате порчи продуктов.
Полученные опытные образцы были исследованы современными физико-химическими методами, такими как инфракрасная спектроскопия.
Инфракрасная спектроскопия -- это метод исследования свойств, стерической и химической структур макромолекулярных объектов, который основан на способности взаимодействия вещества с полем электромагнитного излучения в инфракрасной области энергетического спектра (область с длинной волны X = 1 - 25 мкм) [2]. Для проведения анализа использовался ИК- спектрометр с преобразованием Фурье.
В ходе эксперимента, для получения образцов биоразлагаемых пленок, использовался метод литья. Метод изготовления пленок состоял из следующих этапов:
1. Желатинизация крахмальной суспензии в присутствии сшивающего агента, которым выступали пищевые кислоты (лимонная, ортофосфорная, адипиновая, щавелевая) в соотношении 1:3 (сшивающий агент: сухой крахмал).
2. Смешивание готового раствора крахмала с пластификатором, которым выступал глицерин, антоциановыми красителями и пленкообразователем - поливиниловым спиртом.
3. Сушка формовочной смеси для получения пленок при определенных условиях [3].
В результате эксперимента были получены следующие образцы пленок: спектроскопия модифицированный биоразлагаемый пленка
Образец №1 - Пленка, модифицированная лимонной кислотой,
Образец №2 - Пленка, модифицированная ортофосфорной кислотой,
Образец №3 - Пленка, модифицированная лимонной кислотой и соком черноплодной рябины,
Образец №4 - Пленка, модифицированная лимонной кислотой и соком клюквы,
Образец №5 - Пленка, модифицированная лимонной кислотой и соком черной смородины,
Образец №6 - Пленка, модифицированная адипиновой кислотой,
Образец №7 - Пленка, модифицированная щавелевой кислотой.
Изучение химической структуры полученных образцов проводилось на ИК-спектрометре. Спектры снимались без предварительной обработки.
ИК-спектры исследуемых образцов пленок представлены на рисунках 1-7.
Рисунок 1. ИК-спектр образца №1
Рисунок 2. ИК-спектр образца №2
Рисунок 3. ИК-спектр образца №3
Рисунок 4. ИК-спектр образца №4
Рисунок 5. ИК-спектр образца №5
Рисунок 6. ИК-спектр образца №6
Рисунок 7. ИК-спектр образца №7
В результате исследования были получены и проанализированы ИК- спектры образцов пленок. На всех спектрах присутствуют следующие полосы поглощения:
- полоса поглощения в области 3500-3100 см-1, характеризующая валентные колебания гидроксильных групп,
- полоса поглощения области 3000-2800 см-1, обусловленная валентными колебаниями С-Н от метильных и метиленовых групп,
- группа полос поглощения в области 1300-800 см-1, характеризующая валентные колебания групп С-С, С-О.
Кроме того, благодаря данному исследованию, удалось подтвердить все предположения, касаемые модификации пленок различными пищевыми кислотами. Так на ИК-спектрах образцов, модифицированных лимонной кислотой, образуется полоса поглощения в области 1780-1700 см-1, характеризующая валентные колебания карбоксильных групп. На ИК-спектре образца, модифицированного ортофосфорной кислотой, полосы поглощения в данной области не возникает, но образуется новая полоса в области 1700-1600 см-1, которая характеризует межмолекулярную связь между крахмалом и водой.
Уменьшение интенсивности поглощения соответствует уменьшению взаимодействия химических групп.
Таким образом, в ходе работы были получены биоразлагаемые пленки, модифицированные пищевыми кислотами - лимонной, ортофосфорной, адипиновой, щавелевой, которые добавлялись для повышения прочности пленок, и натуральными красителями - соком черноплодной рябины, клюквы и черной смородины, которые добавлялись для придания пленкам свойств индикации кислотности среды.
Полученные пленки были всесторонне исследованы современными методами анализа, одним из которых был метод инфракрасной спектроскопии. С его помощью были исследованы физико-химические и межмолекулярные взаимодействия рецептурных компонентов пленок. Необходимо продолжить исследования влияния модификации ортофосфорной кислотой пленок из природных полисахаридов.
Список литературы
1. Пищевая химия / Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кoчеткoва А.А. и др. Под ред. А.П. Нечаев. - Спб.: ГИОРД, 2001. - 592 с;
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. в 2 кн. Кн. 2. Физико-химические методы анализа: учеб. для химико-техн. спец. вузoв. 6-е изд. М.: Высш. шк., 2004. - 383 с;
3. Study on flеxiblе lаrgе-аrеа Poly (vinylidеnе fluoridе)-bаsеd piеzoеlеctric films prеpаrеd by еxtrusion-cаsting procеss for sеnsors аnd microаctuаtors // Mаtеriаls Chеmistry аnd Physics - 2021. - Vol. 275. - Р. 78-87
Размещено на Allbest.Ru
...Подобные документы
Применение тонких полимерных пленок в различных областях техники, изучение их структуры. Исследование термической деструкции методом ИК-спектроскопии. Получение полисилоксановых пленок на поверхности металла методом полимеризацией под действием разряда.
статья [547,4 K], добавлен 22.02.2010Материалы, используемые для производства термоусадочных пленок. Методики получения полимерных композиций. Методы исследования технологических и эксплуатационных свойств полимерных композиций. Рентгенографический анализ и измерения вязкости расплава.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.07.2015Приготовление растворов полимеров: процесс растворения полимеров; фильтрование и обезвоздушивание растворов. Стадии производства пленок раствора полимера. Общие требования к пластификаторам. Подготовка раствора к формованию. Образование жидкой пленки.
курсовая работа [383,2 K], добавлен 04.01.2010Понятие степени окисления элементов в неорганической химии. Получение пленок SiO2 методом термического окисления. Анализ влияния технологических параметров на процесс окисления кремния. Факторы, влияющие на скорость получения и качество пленок SiO2.
реферат [147,2 K], добавлен 03.12.2014Исследование влияния параметров метода химического осаждения на структуру, толщину, морфологию поверхности и эксплуатационные характеристики тонких пленок кобальта из металлоорганического соединения с заданными магнитными и электрическими свойствами.
дипломная работа [5,8 M], добавлен 09.07.2014Механизм электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах по методу катодного внедрения. Составы электролитов на основе серной, фосфорной и щавелевой кислот и режимы электролиза для нанесения анодных оксидных пленок.
автореферат [1,4 M], добавлен 14.10.2009Характеристика биодеградируемых (биоразлагаемых) полимеров - материалов, которые разрушаются в результате естественных природных (микробиологических и биохимических) процессов. Свойства, способы получения и сферы использования биодеградируемых полимеров.
реферат [25,3 K], добавлен 12.05.2011Кристаллическая структура берлинской лазури. Исследование стабильности электрохромного перехода пленок чистой лазури. Методика приготовления раствора, используемые реактивы. Морфология полученных пленок берлинской лазури и композитов на ее основе.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 25.04.2015Химические методы получения тонких пленок. Способы получения покрытий на основе нитрида алюминия. Преимущества газофазной металлургии. Сущность электрохимического осаждения, процесса газового анодирования. Физикохимия получения пленочных покрытий.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 22.06.2011Закономерности деформации профилированных пленок. Способы получения фибриллированных волокон и нитей. Дифрактограммы малоуглового рассеяния поляризованного света составными частями пленки. Зависимость продольной вязкости полимера от условий деформации.
реферат [422,2 K], добавлен 18.03.2010Физико-химические методы определения цинка. Люминесцентный, рентгенофлуоресцентный, полярографический, атомно-абсорбционный, радиоактивационный, фотометрический метод анализа. Кривые амперометрического титрования. Зависимость силы тока от объема титранта.
курсовая работа [463,5 K], добавлен 23.06.2015Получение, применение и свойства полиакрилонитрила. Расчет Ван-дер-ваальсовых объемов полимера, показатель преломления. Плотность энергии когезии и параметр растворимости Гильдебранда. Расчет физико-химических свойств замещенного полиакрилонитрила.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.01.2013Физико-химические константы углеводородов нефти, показатель преломления. Спектральные методы идентификации и анализа углеводородов и других компонентов нефти и газа. Молекулярная, инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия. Значения волновых чисел.
реферат [3,7 M], добавлен 06.10.2011Основные свойства полиимидных пленок, закономерности изменения их структур, происходящие под действием барьерного разряда. Влияние обработки в барьерном разряде на процессы накопления гомозаряда в пленках. Кратковременная электрическая прочность.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 03.03.2012Выбор компонентов разрабатываемых композиций с пониженной горючестью. Кинетика отверждения модифицированных композиций. Физико-механические свойства модифицированных эпоксидных композиций. Влияние замедлителей горения на горение эпоксидных композиций.
статья [60,2 K], добавлен 05.04.2009Определение причин коррозии бетона; особенности воздействия на него пластофицирующих и гидрофобизирующих добавок. Очистка и защита замасленных поверхностей. Описание термических методов исследования физико-химических превращений, происходящих в минералах.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.03.2011Характеристика электронных зондовых микроскопов. Двухступенчатый метод получения тонких бездефектных мембран на основе палладия. Влияние гидрирования на перераспределение атомов легирующего вещества в процессе релаксации. Анализ толщин тонких пленок.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.05.2015Закономерности трансформации состава, свойств бентонита в процессе модифицирования. Исследование сорбционной активности природных и модифицированных форм бентонита. Определение закономерностей модифицирования бентонита Кабардино-Балкарского месторождения.
магистерская работа [9,2 M], добавлен 30.07.2010Поли-3,4-этилендиокситиофен: синтез и электрохимические свойства. Структура и электрохимические свойства композитных пленок с включениями частиц золота. Получение композитных материалов на основе пленок PEDOT с включениями частиц дисперсного золота.
дипломная работа [6,0 M], добавлен 10.11.2011Исследование основных физико-химических свойств сырья и готовой продукции, каталитического и окислительного процесса хлорирования, алкилирования и гидрирования бензола. Характеристика взаимодействия бензола с хлором, спиртами и неорганическими кислотами.
курсовая работа [97,5 K], добавлен 24.10.2011