ОСОБЛИВОСТI ТЕХНОЛОГIЇ ОТРИМАННЯ ЕКСТРУДОВАНИХ ПОЛIМЕРНИХ КОМПОЗИЦIЙ НА ОСНОВI КРОХМАЛЮ З ДОДАВАННЯМ ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ

Анотація

Метою даної роботи було встановлення закономірностей формування структури та комплексне дослідження фізико-хімічних характеристик біодеградабельних екструдованих матеріалів на основі суміші крохмалю та полівінілового спирту (ПВС). Основний науковий інтерес полягав у вивченні впливу введення лимонної кислоти безпосередньо у полімерну композицію на сумісність компонентів та експлуатаційні властивості отриманих композитів. Робота спрямована на визначення ролі лимонної кислоти як реагенту, що забезпечує хімічне зшивання фаз у процесі термомеханічного впливу. Експериментальна частина дослідження передбачала розробку та оптимізацію складів полімерних систем на основі нативного крохмалю та ПВС. Для забезпечення необхідної термопластичності розплаву до складу вводили гліцерин як пластифікатор. Модифікацію структури матеріалу здійснювали шляхом додавання до композиції лимонної кислоти у концентраціях 1 % та 2 % за масою. Для ідентифікації структурних трансформацій та верифікації міжмолекулярних взаємодій застосовували метод інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є (FTIR) у режимі порушеного повного внутрішнього відбиття (ППВВ). Результати досліджень спектрального аналізу підтвердили перебіг процесів хімічної взаємодії в системі, що відобразилося у появі характерних смуг поглинання в області 1730–1750 см-1, що відповідають валентним коливанням естерних груп. Встановлено, що присутність лимонної кислоти сприяє інтенсивнішому міжланцюговому зшиванню, що призводить до зростання механічної міцності та суттєвого зниження гідрофільності матеріалу. Оцінка сорбційної здатності екструдатів продемонструвала, що зразки з вмістом лимонної кислоти мають значно вищу вологостійкість порівняно з базовими композиціями без кислоти, що є критичним показником для їх практичного впровадження. Наукова новизна роботи полягає у встановленні прямої кореляції між кількістю введеної лимонної кислоти в процесі екструзії та динамікою формування естерних зв’язків, що визначають кінцеві фізико-хімічні властивості композита. Вперше детально описано характер зміни інтенсивності смуг поглинання гідроксильних та карбонільних груп у системі крохмаль/ПВС залежно від вмісту доданої кислоти в умовах високотемпературного зсуву. Практична значимість результатів полягає у розробці ефективної одностадійної технології виробництва біорозкладних матеріалів, що дозволяє отримувати конкурентоспроможну екологічну продукцію (від пакування до аграрних компонентів) на основі відновлюваної сировини.