Научный руководитель — А.С. Сигеев, СУНЦ МГУ
Одним из решений проблемы глобального загрязнения является разработка биоразлагаемых материалов. Все биоразлагаемые материалы делятся на две группы: синтетические и природные. Работать с природными полимерами проще, так как они возобновляемы, практически неисчерпаемы и в экономиическом плане выгодны для производства. Поэтому целью нашей работы являлось разработать собственный полимер и измерить его характеристики.
Крахмал идеален как полимер для обработки, так как он дёшево стоит, распространён повсеместно и его легко выделить, так как он является полисахаридом. Благодаря гидрофильности гранул крахмала взаимодействие молекул крахмала и их расположение друг относительно друга можно легко изменить в присутствии диполей воды [1]. Таким образом, меняются свойства чистого крахмала, и он образует плёнку. Существует много способов модифицировать крахмал, но мы остановились на приготовлении термопластичного крахмала в смеси с альгинатом натрия [2]. Альгинат натрия улучшает механические свойства, так как обладает хорошим пластифицирующим эффектом. Он содержится в бурых водорослях, что позволило нам предположить, что альгинат можно будет заменить ламинарией для уменьшения себестоимости продукта. Полимер готовили добавлением при 80°С к клейстеризованному раствору крахмала глицерина, альгината натрия, и суспензии ламинарии. Пленка формировалась методом полива.
В итоге было получено 9 плёнок, но исследования проводились только на 7. Все они обладали низким содержанием влаги, что повысило их хрупкость. Мы сравнили их способность к поглощению влаги. Они быстро сохнут, но этот процесс обратим – во влажной атмосфере пленки поглощают влагу и образцы 100% влажности довольно гибкие. Присутствие добавок ламинарии увеличивает поглощение плёнкой влаги. Также заметно, что в плёнках с ламинарией разрывное удлинение на 10-20% больше, чем в остальных, причём чем больше ламинарии и меньше альгината, тем прочнее плёнка. Это говорит нам о возможности манипуляции с её прочностью без больших экономических затрат. В целом, по своим параметрам плёнки могут быть использованы в качестве биоразлагаемых плёнок в пищевой промышленности и частично заменить полимеры из пластика из-за дешевизны и хороших механических характеристик [3].
Список литературы:
- Lu D.R., Xiao C.M., Xu S.J. Starch-based completely biodegradable polymer materials. // Express Polym. Lett. 2009. Vol. 3, № 6. P. 366–375.
- Канарская З.А. Влияние ферментативной обработки крахмала картофельного на физико-механические свойства биоплёнок.
- Xu L., Zhang W.W., Nagel S.R. Xu, Zhang, and Nagel Reply. // Physical Review Letters. 2006. Vol. 96, № 17.