Получение съедобных пленок и покрытий на основе биополимерной матрицы крахмал/желатин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Захарова Мария Вячеславовна

  • Захарова Мария Вячеславовна
  • кандидат науккандидат наук
  • 2020, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
  • Специальность ВАК РФ05.17.06
  • Количество страниц 225
Захарова Мария Вячеславовна. Получение съедобных пленок и покрытий на основе биополимерной матрицы крахмал/желатин: дис. кандидат наук: 05.17.06 - Технология и переработка полимеров и композитов. ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО». 2020. 225 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Захарова Мария Вячеславовна

Реферат

Synopsis

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор

1.1 Съедобная упаковка для плодов овощей и фруктов

1.2 Пленки и покрытия на основе крахмала и желатина

1.3 Пластификация пленок на основе крахмала и желатина

1.4 Добавки к биополимерным пленкам

1.5 Способы формования пленок и покрытий

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы и методы получения полимерных пленок

2.1.1 Методика приготовления биополимерных пленок

2.1.2 Методика приготовления биополимерных пленок с содержанием бентонита

2.2 Материалы и методы приготовления тонких покрытий

2.2.1 Методика приготовления покрытий

2.2.2 Методика приготовления растворов и покрытий с содержанием бентонита

2.3.1 Определение динамической вязкости пленкообразующих растворов

2.3.2 Визуальный анализ и определение толщины пленок

2.3.3 Определение коэффициента пропускания

2.3.4 Определение влагосодержания и термостабильности пленок

2.3.5 Определение фазовых переходов пленок при нагревании

2.3.6 Оптическая микроскопия пленок

2.3.7 Статистический анализ морфологии пленок

2.3.8 Определение механических свойств пленок при прокалывании

2.3.9 Определение механических свойств пленок при растяжении

2.3.10 Определение трибологических свойств поверхности пленок

2.3.11 Определение краевого угла смачивания пленок

2.3.12 Определение паропроницаемости пленок

2.3.13 Определение растворяемости пленок в воде

2.4 Методы определения базовых и эксплуатационных свойств полимерных покрытий

2.4.1 Определение химического состава покрытий

2.4.2 Определение механических свойств покрытий при растяжении

2.4.3 Определение эффективности покрытий при хранении образцов винограда ... 108 ГЛАВА 3. Результаты и их обсуждение

3.1.1 Изучение влияния режима сушки на свойства полимерных пленок

3.1.2 Изучение влияния состава на свойства полимерных пленок

3.2.3 Влияние армирующего наполнителя на свойства полимерных пленок

3.2 Исследование полимерных тонких покрытий

3.2.1 Определение состава и метода формования пленкообразующего раствора для приготовления покрытий

3.2.2 Определение оптимальной добавки армирующих частиц бентонита и

эффективности покрытий при хранении ягод винограда

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Акты внедрения

Приложение 2. Тексты публикаций

Реферат Общая характеристика работы

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология и переработка полимеров и композитов», 05.17.06 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение съедобных пленок и покрытий на основе биополимерной матрицы крахмал/желатин»

Актуальность работы

В настоящее время возрастает спрос на экологичные материалы для хранения и транспортировки продуктов питания, которые могли бы заменить упаковку на основе нефтехимических полимеров. Одними из таких материалов являются съедобные упаковочные пленки и покрытия на основе биополимеров, таких как белки и полисахариды. Данные материалы призваны обеспечивать защиту продуктов питания от механических повреждений и потери влаги, способствуют контролируемому обмену паров и газов со средой хранения, участвующих в жизнедеятельности плодов овощей и фруктов, что делает их перспективными для применения в сельском хозяйстве на этапе сбора урожая. Съедобные упаковочные пленки должны соответствовать современным требованиям, предъявляемым для традиционных упаковочных материалов, например, таким как высокая упругость и эластичность. В свою очередь, случае съедобных тонких покрытий наиболее важными свойствами являются их механическая прочность при прокалывании, адгезия к поверхности продукта, а также чувствительность к влаге. С точки зрения технологии различия пленок и покрытий заключаются в разнице в концентрации пленкообразующего раствора, которая оказывает влияние на толщину готового материала, а также метода его формования.

Упаковочные пленки возможно получать независимо от упаковываемого продукта, в то время как покрытия наносятся непосредственно на продукт питания, такими методами как окунание, распыление, полив или нанесение кистью. В отличие от пленок, тонкие покрытия являются единственным видом биодеградируемой упаковки, не требующей отдельного сбора и переработки, и могут быть употреблены с продуктом питания или удалены в процессе мытья.

Для успешной замены синтетической упаковки, пленки и покрытия на основе биополимеров должны обладать сопоставимыми эксплуатационными характеристиками, наибольшее значение из которых имеют механические и барьерные свойства материалов. Недавние исследования показали, что материалы на основе смеси биополимеров обладают более высокими эксплуатационными характеристиками по сравнению с материалами на основе одного биополимера.

Усилению механических характеристик биокомпозитов способствует применение различных функциональных наполнителей, таких как пластификаторы и армирующие агенты. В качестве пластификаторов наиболее часто применяются съедобные полиолы, например, глицерин и сорбитол, которые повышают эластичность пленок в результате снижения напряжения деформации молекулярных цепей, твердости и плотности материала. Использование глицерина для пластификации пленок на основе смеси и крахмала приводит к значительному повышению эластичности, по сравнению с сорбитолом, однако увеличивает паропроницаемость материалов. Минимизировать увеличение паропроницаемости или даже значительно снизить этот показатель возможно введением в биополимерную матрицу слоистых силикатов, которые способствуют снижению скорости диффузии паров воды через пленку за счет образования препятствий на пути молекул. Наиболее распространенным из таких наполнителей является натриевый монтмориллонит, который так же способствует значительному увеличению механической прочности биокомпозитов. Бентонит, зарегистрированный в качестве пищевой добавки Е558, на 60-70 % состоит из монтмориллонита, и является одним из перспективных наполнителей для съедобной упаковки.

Одной из проблем, препятствующих внедрению таких систем на широкий российский и международный рынок, является недостаточное понимание физико-химических процессов, протекающих при формировании структуры материала в бикомпонентной биополимерной смеси в процессе его приготовления, что препятствует созданию оптимальной технологической схемы для

масштабирования производства. В настоящее время достоверных научных экспериментальных данных о влиянии состава смеси компонентов крахмал/желатин, метода формования пленкообразующего раствора, а также содержания армирующих частиц бентонита на структуру получаемых упаковочных пленок и тонких покрытий, а также на их физико-химические и эксплуатационные характеристики представлено недостаточно.

В связи с чем целью настоящей работы являлось создание съедобных пленок и покрытий на основе биополимерной матрицы картофельный крахмал/желатин с регулируемыми эксплуатационными характеристиками. В представленной работе решались следующие задачи:

1) получить съедобные пленки и покрытия на основе биополимерной матрицы картофельный крахмал/ желатин с различным соотношением компонентов, добавкой пластификатора глицерина и армирующего агента бентонита.

2) установить влияние рецептурных и технологических параметров на эксплуатационные характеристики пленок и покрытий.

3) установить закономерность между составом, структурой и свойством для возможности направленного регулирования эксплуатационных характеристик.

Положения, выносимые на защиту:

1. Влияние рецептурных и технологических параметров: температуры и времени сушки, методов формования на получение упаковочных пленок смеси желатин/картофельный крахмал/глицерин и тонких покрытий на основе смеси картофельный крахмал/желатин с регулируемыми эксплуатационными характеристиками.

2. Физико-химические и эксплуатационные свойства упаковочных пленок на основе смеси желатин/картофельный крахмал/глицерин и тонких покрытий на основе смеси картофельный крахмал/желатин, управляемые порогом соотношения компонентов матрица/наполнитель.

3. Закономерности влияния природы, дисперсности и доли наполнителя на физико-механические и специальные свойства упаковочных пленок на основе смеси (желатин/картофельный крахмал)/глицерин и тонких покрытий на основе смеси картофельный крахмал/желатин.

4. Результаты испытаний полученных биополимерных пленок и покрытий в качестве съедобной упаковки.

Научная новизна работы: Пленки:

Впервые установлено влияние режима температурной обработки пленкообразующего раствора состава картофельный крахмал/желатин/глицерин с концентрацией 5 масс.% при 25 - 50 °С на механические свойства при прокалывании и смачиваемость поверхности получаемых пленок в диапазоне соотношений крахмал/желатин от 100/0 до 0/100 масс.%/масс.%.

Впервые установлено, что при введении крахмала в количестве 0-30 масс.% происходит образование индивидуальных агрегатов крахмала и их коалесценция, а после прохождении порога в 30 масс.% средний размер доменов крахмала в матрице желатина уменьшается.

Также было показано, что проницаемость паров воды и трибологические свойства поверхности упаковочных пленок зависят от размеров агрегатов фазы крахмала в желатиновой матрице и повышаются с увеличением их размера.

Впервые показано влияние добавки минеральных микрочастиц бентонита от 0 до 17 масс.% на эксплуатационные свойства полимерных пленок на основе смеси картофельного крахмала и желатина в присутствии пластификатора глицерина. Оптимальной добавкой армирующего наполнителя бентонита в составе упаковочных пленок на основе смеси (желатин/картофельный крахмал)/глицерин является 7 масс.% при среднем диаметре фракции < 21 мкм, при которой прочность полимерного материала на растяжение увеличивается в 4 раза.

Покрытия:

Впервые были показаны различия в морфологии покрытий, полученных методом распыления, по сравнению с покрытиями, сформированными литьем из раствора для покрытий на основе смеси крахмала и желатина с соотношением компонентов 100/0 до 0/100 масс.%/масс.%. Различие в морфологии обусловлено анизотропией эффективной вязкости индивидуальных растворов крахмала и желатина, которая возрастает при понижении температуры пленкообразующего раствора в результате пневматического распыления.

Впервые показано, что введение в пленкообразующий раствор предварительно механически обработанной дисперсии микрочастиц бентонитовой глины со средним диаметром фракции частиц < 1,5 мкм в количестве 3 масс.% приводит к двукратному повышению прочности при растяжении при разрыве получаемых покрытий.

Показано, что метод формования пленкообразующего раствора оказывает влияние на механические свойства покрытий при прокалывании и их смачиваемость (растворяемость).

Теоретическая и практическая значимость работы.

Установлены закономерности влияния соотношения биополимеров желатин/картофельный крахмал на формирование тонких пленок и покрытий, а также концентрации и дисперсности наполнителя на эксплуатационные характеристики полимерного композиционного материала, позволившие получить новые знания о поведении материалов при пленкообразовании. Показано, что средний размер доменов крахмала в матрице желатина имеет концентрационный оптимум.

Результаты работы могут быть использованы при разработке технологической схемы производства качественных съедобных биополимерных пленок на основе смеси крахмала и желатина в качестве биоразлагаемой упаковки, такой как пакеты для хранения продуктов питания, а также для

внедрения техники нанесения съедобных покрытий на их основе на поверхность овощей и фруктов с целью увеличения их срока хранения.

Методы исследования. В настоящей работе для исследования полученных съедобных пленок и покрытий на основе биополимеров были использованы современные методы исследования, в частности, реологические исследования, ИК-спектроскопия, оптический анализ морфологии, дифференциально-сканирующая спектроскопия и термогравиметрия, физико-механические свойства на прокалывание и растяжение, определение растворяемости и смачиваемости, проницаемости паров воды, а также статистические методы обработки полученных результатов.

Апробация работы

Результаты, изложенные в диссертации были апробированы публичными докладами на Конгрессе молодых ученых Университета ИТМО (Санкт-Петербург, 2017 г.), VII Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов с международным участием «Молодая фармация - потенциал будущего» (Санкт-Петербург, 2017 г.), международных конференциях International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM (Болгария, Албена, 2017, 2019 гг); научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО (Санкт-Петербург, 2018, 2020 гг), XXXI Международной научно-практической конференции «Российская наука в современном мире» (Москва, 2020 г.).

Разработанные в рамках выполнения диссертационного исследования новые упаковочные материалы пленочного и покровного типа были удостоены золотых медалей на таких региональных выставках как «Биоиндустрия-2017», «Петерфуд-2017», «Агрорусь-2018», и XXVII международной выставке «ПРОДЭКСПО-2020».

Достоверность научных достижений

Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием современного высокоточного аналитического оборудования для получения и

обработки экспериментальных данных, высокой степенью воспроизводимости проведенных экспериментов, успешной публикацией полученных результатов в рецензируемых научных изданиях и их обсуждение на международных и всероссийских конференциях.

Внедрение результатов работы

Результаты, полученные в ходе исследования, были успешно внедрены на предприятии ООО "МКС-V", что подтверждается актом о производственном внедрении.

Публикации по теме работы

По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных трудов, из которых 3 в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных "Scopus" и "Web of Science", а 2 в издании входящем в перечень ВАК по шифру специальности диссертации. Выдан патент на изобретение RU2649981C1 «Состав биодеградируемой полимерной композиции для обработки пищевых продуктов».

Структура и объем диссертации

Основной текст диссертации написан на русском языке, состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 139 страницах, содержит 52 рисунка, 7 таблиц и 2 приложения. Список цитируемой литературы содержит 128 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность применения съедобных упаковочных систем, включая пленки и покрытия на основе биополимерной матрицы крахмал-желатин, для продления срока годности продуктов питания.

В первой главе представлен анализ современной зарубежной и отечественной научно-технической литературы, посвященный съедобным пленкам и покрытиям на основе смеси крахмала и желатина, влиянию химического состава материалов и условий их получения на их физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики. Кроме того,

проанализированы особенности различных методов получения материалов, рассмотрены способы модификации свойств пленок и покрытий с помощью пластификаторов и армирующих частиц глинистых наполнителей. Произведенный анализ позволил сформировать цель и поставить задачи диссертационной работы, а также выбрать объекты и методы исследования.

Во второй главе представлено описание технологий получения объектов исследования; методов исследования свойств пленкообразующих растворов, получаемых упаковочных пленок и тонких покрытий; перечень используемого лабораторного оборудования и описание способов обработки полученных результатов.

Объектами исследования являются пленкообразующие растворы и получаемые из них пленки и тонкие покрытия на основе полимерной матрицы смеси желатин/картофельный крахмал и картофельный крахмал/желатин, соответственно. Также в качестве объектов изучались пленки и покрытия, содержащие пластификатор глицерин и минеральный армирующий наполнитель бентонит. Технологические схемы приготовления пленок и покрытий представлены на Рисунке 1.

Для разработки состава и оптимизации схемы приготовления пленок были приготовлены пленочные материалы состава картофельный крахмал/желатин с различным соотношением долей компонентов от 100/0 до 0/100 масс.% с шагом 10 масс.% и добавлением пластификатора глицерина в количестве 30 масс.% от общей массы биополимеров. Для приготовления пленок, согласно технологической схеме, были приготовлены индивидуальные водные растворы картофельного крахмала и желатина с содержанием 5 масс.% сухой массы биополимеров при температуре 90 и 65 °С, соответственно, и постоянном перемешивании в течение 10 мин. Формование раствора осуществлялось методом литья. Чтобы изучить влияние температуры сушки раствора на физико-механические свойства и смачиваемость водой получаемых пленок материалы были получены при различном режиме сушки: 25, 35, 45 и 50 °С в течение 24 ч.

Для изучения влияния добавки минеральных частиц бентонитовой глины на характеристики пленок также были приготовлены материалы с добавлением различной доли частиц бентонита в количестве 0-9 масс.% от массы полимеров.

а) б)

Рисунок 1 - Технологические схемы приготовления биокомпозиционных а) пленок и б) тонких покрытий растворными методами

Вторую группу объектов исследования представляют пленкообразующие растворы и получаемые из них тонкие покрытия на основе смеси картофельного крахмала с различной долей желатина от 0 до 50 масс.%. Так как покрытия планируется наносить непосредственно на плоды овощей и фруктов, в качестве

основного полимера для формирования матрицы был выбран картофельный крахмал за счет более высокой гидрофильности и сродства к поверхности растительных продуктов, по сравнению с желатином. Для получения и исследования тонких покрытий было использовано два метода формования раствора, такие как литьё и распыление со сжатым воздухом. Чтобы обеспечить малую толщину слоя покрытий и повысить молекулярную подвижность раствора в процессе распыления концентрация растворов составляла 0,5 масс.% сухой массы биополимеров. Распыление растворов производилось со скоростью 7,5 мл/мин под давлением сжатого воздуха 3 бар с использованием пневматического распылителя с соплом диаметром 640 ± 4 мкм. Сушка формованных растворов производилась при 30 °С в течение 24 ч с постоянной конвекцией воздуха.

Отобранные по результатам физико-механических испытаний составы покрытия были наполнены дисперсиями армирующих микрочастиц бентонита в количестве 0-5 масс.% с шагом 1 масс.%.

Полученные при различной температуре сушки раствора образцы пленок различного состава были подвергнуты физико-механическим испытаниям на прокалывание, влагопоглощение и смачиваемость поверхности водой для установления составов с наивысшими значениями показателей. Материалы с соотношением компонентов желатин/крахмал в составе от 100/0 до 50/50 масс.% с шагом 10 масс.%, приготовленные при температуре сушки раствора 35 °С, обладали наиболее стабильными и высокими значениями прочности и удлинения, а также низким влагопоглощением и смачиваемостью поверхности.

Указанные материалы были подвергнуты подробному изучению с использованием методов фотометрии; термического анализа, таких как термогравиметрия (ТГА) и дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК); оптической микроскопии с последующим аналитическим описанием морфологии пленок уравнением модели агрегации; испытаниям на трение поверхности и проницаемости паров воды. Пленки с различным содержанием армирующего наполнителя были подвергнуты фотометрии, оптической

микроскопии, механическим испытаниям на прокалывание и растяжение, испытаниям на паропроницаемость и растворяемость в воде.

Пленкообразующие растворы смесей картофельный крахмал/желатин для получения тонких покрытий также подвергались широкому анализу динамической вязкости. Получаемые на их основе тонкие покрытия были проанализированы методами ИК-спектроскопии и оптической микроскопии, испытаны на прокалывание и смачиваемость водой с определением скорости их растворяемости. Наиболее прочный состав покрытия был наполнен водной дисперсией микрочастиц бентонита 0-5 масс.% с шагом 1 масс.% предварительно эксфолиированной механически с использованием механического диспергатора при скорости вращения 20 тыс.об./мин в течение 30 мин. Армированный состав покрытий был использован для испытаний эффективности системы при хранении ягод красного винограда в условиях повышенной влажности (более 90%). Также для придания покрытиям фунгицидных и антибактериальных свойств часть образцов с нанесенным на поверхность покрытием была дополнительно обработана водной эмульсией эфирного масла имбиря.

В третьей главе содержатся результаты исследования съедобных упаковочных пленок и тонких покрытий на основе биополимерной матрицы картофельный крахмал/желатин. Первая часть третьей главы посвящена получению и исследованию биополимерных пленок. На первом этапе было изучено влияние соотношения компонентов крахмал/желатин в составе смеси и режима сушки пленкообразующего раствора на механические свойства при прокалывании (Рисунок 2), влагопоглощение и смачиваемость поверхности водой.

90/10 70/30 50/50 30/70 10/90 Соотношение крахмал/желатин (масс.%)

а)

т-'-1-'-1-1-1-'-г

90/10 70/30 50/50 30/70 10/90

Соотношение крахмал/желатин (масс.%) б)

Рисунок 2 - Прочность и удлинение при прокалывании пленок крахмал/желатин/глицерин приготовленных при различной температуре сушки

Показано, что увеличение температуры сушки с 25 до 45 °С и более приводит к снижению механической прочности при прокалывании в 2-3 раза. Данный эффект наблюдается в результате значительного падения механической прочности желатина при высоких температурах обработки раствора. Так как компоненты системы практически несовместимы между собой, механические свойства пленок обусловлены свойствами доминирующего компонента. Видно, что введение крахмала в пленки на основе желатина в количестве 10-20 масс.% приводит к повышению эластичности материала в среднем на 30 %, по сравнению с пленками на основе чистого желатина, при всех температурах выше 25 °С.

Сушка пленкообразующего раствора при температуре 35 °С в течение 24 ч позволяет получить пленочные материалы с наиболее стабильными и высокими значениями прочности и удлинения при прокалывании, относительно низким влагопоглощением, а также умеренной смачиваемостью водой. При этом, наиболее высокими значениями обладают пленки, где желатин является основным компонентом, а крахмал наполнителем. Данные составы и режим сушки были выбраны для дальнейшего получения пленок и их подробного изучения.

Исследование морфологии пленок указанных составов и её аналитическое описание с использованием уравнения модели агрегации показало наличие в системе фазового разделения компонентов на непрерывную фазу матрицы желатина и встроенную в неё диспергированную фазу агрегатов крахмала (Рисунок 3).

а) б) в)

Рисунок 3 - Микрофотографии пленок на основе смеси желатин/крахмал/глицерин с содержанием а) 10, б) 30, в) 50 масс.% крахмала

Результаты оптической микроскопии показали, что пленки на основе индивидуальных растворов крахмала и желатина являются прозрачными и не имеют какой-либо развитой морфологии. При создании смеси желатина с крахмалом в количестве 10 масс.% происходит образование индивидуальных агрегатов крахмала небольшого размера в непрерывной фазе желатина. Далее, при увеличении доли крахмала до 30 масс.% наблюдается коалесценция агрегатов крахмала, их размер увеличивается, а количество уменьшается. Увеличение доли крахмала до 40 и 50 масс.% в смеси снова приводит к образованию индивидуальных агрегатов. Статистический анализ микрофотографий подтверждает результаты их визуального анализа. С использованием модели агрегации было установлено значение среднего диаметра агрегатов крахмала и значение долей индивидуальных и коалесцированных агрегатов (Рисунок 4).

Из рисунка видно, что фазовая структура материала управляется порогом соотношения долей матрица/наполнитель 70/30 масс.% в составе смеси. При содержании крахмала < 30 масс.% доминирующим процессом является образование индивидуальных агрегатов его фазы, при содержании 30 масс.% происходит их активная коалесценция, а при > 30 масс.% наблюдается разрушение коалесцированных доменов под действием процессов диффузии.

а) б)

Рисунок 4 - Зависимости а) среднего диаметра агрегатов крахмала и б) фазовой доли агрегатов крахмала от его содержания в составе пленок желатин/крахмал/глицерин

Было показано, что консистенция пленкообразующего раствора картофельный крахмал/глицерин почти в 3 раза ниже, чем для раствора желатин/глицерин. Это характеризует высокую сдвиговую скорость фазы раствора крахмала по сравнению с фазой раствора желатина в условиях их смеси, что приводит к снижению значения энергии процесса коалесценции фазы крахмала. Вероятно, разница консистенции обусловлена сильными межмолекулярными взаимодействиями гидроксилов в составе крахмала с молекулами глицерина, что делает систему более подвижной. Также снижение вязкости и разжижение консистенции раствора смеси при введении раствора крахмала облегчает формование пленкообразующего раствора.

По результатам исследования было установлено, что введение крахмала в матрицу желатина приводит к повышению термостабильности пленок и снижению ее кристалличности по данным ТГА и ДСК и снижению пропускания видимого света. Паропроницаемость и коэффициент трения поверхности с некоторой пропорциональностью зависят от среднего диаметра агрегатов крахмала в структуре материала. Пленки с соотношением компонентов желатин/картофельный крахмал 90/10 масс.% обладают высокими механическими свойствами, коэффициентом пропускания, термостабильностью и не высокими паропроницаемостью и шероховатостью поверхности. Данный состав был выбран для дальнейшей модификации микрочастицами бентонита.

Установлено, что введение даже 1 масс.% микрочастиц бентонита, от массы биополимеров, в пленки на основе смеси желатина и картофельного крахмала 90/10 масс.%, приводит к снижению проницаемости паров воды более чем в 2 раза, по сравнению с контрольной пленкой, однако, количество глины не оказывает существенного влияния на эту характеристику. Снижение паропроницаемости происходит в результате нерастворимости частиц бентонитовой глины, которые снижают скорость паропереноса за счет увеличения пути прохождения влаги.

Введение микрочастиц бентонита со средним диаметром >21 мкм в количестве 7 масс.% приводит к эффективной передаче деформационных напряжений внутри материала на фазу наполнителя, что подтверждается значительным повышением механической прочности. Дальнейшее увеличение содержания наполнителя приводит к агломерации частиц, снижению прочности на растяжение и увеличению жесткости материала.

По результатам исследований пленок, установлено, что наиболее высокими эксплуатационными свойствами обладают пленки состава желатин/ картофельный крахмал 90/10 масс.%, с содержанием глицерина 30 масс.% от массы полимеров и содержанием микрочастиц бентонита 7 масс.%, приготовленные методом литья из раствора с последующей сушкой при 35 °С в

течение 24 часов. Данный материал может быть рекомендован для изготовления упаковочных пленок.

Вторая часть третьей главы посвящена исследованию тонких покрытий на основе смеси крахмала и желатина. Было изучено влияние соотношения компонентов крахмал/желатин, содержания добавки микрочастиц бентонита и метода формования пленкообразующего раствора.

Похожие диссертационные работы по специальности «Технология и переработка полимеров и композитов», 05.17.06 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Захарова Мария Вячеславовна, 2020 год

Библиография

Заключение

Сведения об авторах

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.