ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ

УДК 544.773.432

Лаевская Елена Васильевна ‒ кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией. Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ул. Сурганова, 9/1, 220072, г. Минск, Республика Беларусь). Е-mail: layeuskaua@gmail.com

Воробьева Елена Викторовна ‒ доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией. Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ул. Сурганова, 9/1, 220072, г. Минск, Республика Беларусь). Е-mail: evorobieva@igic.bas-net.by

Астахова Марина Александровна ‒ научный сотрудник. Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ул. Сурганова, 9/1, 220072, г. Минск, Республика Беларусь). Е-mail: manya88ama@mail.ru

Воробьев Артем Дмитриевич ‒ кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник. Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ул. Сурганова, 9/1, 220072, г. Минск, Республика Беларусь). Е-mail: avorobiov@igic.bas-net.by

Буча Светлана Васильевна ‒ научный сотрудник. Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси (ул. Сурганова, 9/1, 220072, г. Минск, Республика Беларусь). E-mail: bucha1003@gmail.com

DOI: https://doi.org/ 10.52065/2520-2669-2025-289-8.

 

Ключевые слова: влагоудерживающие композиции, биоразлагаемые полимеры, гидрогели, влагопоглощение, крахмал, лигносульфонаты, поливиниловый спирт.

Для цитирования: Лаевская Е. В., Воробьева Е. В., Астахова М. А., Воробьев А. Д., Буча С. В. Влагоудерживающие композиции на основе биоразлагаемых полимеров // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2025. № 1 (289). С. 63–70. DOI: 10.52065/2520-2669-2025-289-8.

Аннотация

Статья посвящена получению и исследованию свойств влагоудерживающих композиций на основе лигносульфонатов и крахмала в присутствии поливинилового спирта. Показано, что в зависимости от условий синтеза и набухания, соотношения и молекулярной массы компонентов влагопоглощение композиций может изменяться в пределах 30‒165 г/г. Влагопоглощение синтезированной композиции увеличивается в диапазоне соотношений компонентов модифицированный картофельный крахмал : лигносульфонаты : поливиниловый спирт, равном 1 : (1–2) : (0,1–0,2), уменьшается при повышении температуры синтеза более чем на 140°С и продолжительной термообработке. Влагопоглощение возрастает при увеличении содержания остаточной влаги в гидрогеле и достигает максимального значения при 20–22%. При использовании низкомолекулярной фракции лигносульфонатов в качестве компонента композиции необходимо увеличить долю поливинилового спирта выше 20%. Влагопоглощение синтезированной композиции увеличивается при набухании в растворе в интервале рН 4‒7 и имеет обратную зависимость от размера частиц гелевой композиции. Влагопоглощение и влагоудерживающие свойства не зависят от природы катиона в ряду Na+ ‒ K+ ‒ NH4 +. Для интенсификации процесса влагопоглощения крупными частицами геля (более 10 мм) можно использовать перемешивание, замену раствора набухания. Отмечено сходство физико-химических свойств набухшего геля с почвенными коллоидами, что позволяет рекомендовать синтезированные продукты к использованию в агрохимии в качестве биологически разлагаемых и экологически безопасных «аккумуляторов влаги» и структурообразователей почв.

Скачать

Список литературы

  1. El-Neser E. M. Effect of chemical structure on the properties of some hydrogels prepared by using gamma radiation polymerization // Polymers for Advanced Technologies. 2005. Vol. 16, no. 6. P. 489–494. DOI: 10.1002/pat.607.
  2. The Microstructure and Swelling Properties of Poly Acrylic Acid-Acrylamide Grafted Starch Hydrogels / D. Ma [et al.] // Journal of Macromolecular Science, Part B. Physics. 2016. Vol. 55, no. 11. P. 1124–1133. DOI: 10.1080/00222348.2016.1242552.
  3. Гидрогелевые покрытия на основе фосфата целлюлозы в качестве пролонгированного носителя лекарственных средств / Т. Л. Юркштович [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. 2023. Т. 23, № 1. С. 62‒73. DOI: 10.17308/sorpchrom.2023.23/10994.
  4. Preparation and characterization of starch/PVA blend for biodegradable packaging material / F. Parvin [et al.] // Advanced Materials Research. 2010. Vol. 123‒125. P. 351–354. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ AMR.123-125.351.
  5. Caló E., Khutoryanskiy V. V. Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products // European Polymer Journal. 2015. Vol. 65. Р. 65–81. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024.
  6. Пашкова Л. И. Полимерные гидрогели на основе сшитого поливинилового спирта: дис. … канд. хим. наук: 02.00.06. Москва, 2012. 131 с.
  7. Суворова А. И., Тюкова И. С., Труфанова Е. И. Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала // Успехи химии. 2000. T. 69, № 5. C. 494–504. DOI: 10.1070/rc2000v069n05abeh000505.
  8. Крутько Э. Т., Прокопчук Н. Р., Глоба А. И. Технология биоразлагаемых полимерных материалов. Минск: БГТУ, 2014. 105 с.
  9. Хабаров Ю. Г., Вешняков В. А., Кузяков Н. Ю. Получение и применение комплексов лигносульфоновых кислот с катионами железа // Лесной журнал. 2019. № 5. С. 167–187. DOI: 10.17238/issn0536-1036. 2019.5.167.
  10. Инн У., Резанович А., Горинг Д. Химия и биохимия лигнина, целлюлозы и гемицеллюлоз. М.: Лесная пром-сть, 1969. 273 с.
  11. Лазнев К. В., Агабеков В. Е. Микросферы из сшитого глутаральдегидом поливинилового спирта для иммуномагнитной сепарации клеток // Изв. Нац. акад. наук Беларуси, Сер. хим. наук. 2020. Т. 5, № 4. С. 391‒398. DOI: 10.29235/1561-8331-2020-56-4-391-398.
  12. Прогресс в получении биоразлагаемых композиционных материалов на основе крахмала (обзор) / Е. Н. Подденежный [и др.] // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Cухого. 2015. № 2. C. 31–41.
  13. Shulga S., Shulga O., Simurova N. Modification of potato starch with adipic acid and research of modification product as raw materials for food biodegradable packaging // Ukrainian Food Journal. 2021. Vol. 10, no. 3. P. 564–575. DOI: 10.24263/2304-974x-2021-10-3-10.
  14. Citric acid-derived in situ crosslinkable biodegradable polymers for cell delivery / D. Gyawali [et al.] // Biomaterials. 2010. Vol. 3. P. 9092–9105. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2010.08.022.
  15. Данилова Т. Н. Влияние полимерных гелей на диапазон доступной влаги дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрофизика. 2020. № 3. С. 17–22. DOI: 10.25695/AGRPH.2020.03.03.

Поступила 09.10.2024