ОСОБЕННОСТИ РЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ГИДРОГЕЛЕЙ КРАХМАЛА МОДИФИЦИРОВАННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИМИ ЛАТЕКСАМИ

  • Ирина Павловна Трифонова
  • Владимир Александрович Бурмистров Ивановский государственный химико-технологический университет https://orcid.org/0000-0003-0320-7819
  • Николай Владимирович Лосев Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук https://orcid.org/0000-0002-8514-2889
  • Юлия Александровна Родичева Ивановский государственный химико-технологический университет https://orcid.org/0000-0001-9398-5547
  • Ирина Михайловна Липатова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук https://orcid.org/0000-0002-9348-3093
  • Оскар Иосифович Койфман Ивановский государственный химико-технологический университет https://orcid.org/0000-0002-1764-0819
Ключевые слова: кукурузный крахмал, стирол-акриловые сополимеры, полиуретановая дисперсия, роторно-импульсный аппарат, реология

Аннотация

Изучены реологические свойства крахмально-латексных композиций, подвергнутых механоактивации в роторно-импульсном аппарате. Показано, что для оценки эффективности модификации крахмала латексами на практике можно использовать подход, основанный на выборе нескольких интегральных критериев для описания свойств синтетического сополимера, как модификатора. Несколько интегральных критериев - гибкость, полярность и гидрофильность макромолекул, размер и электрокинетический потенциал частиц – были выбраны для оценки эффективности модификации крахмала синтетическими сополимерными латексами. Установлено, что рост вязкости композиций наблюдается для более гибких полимеров Binder RA, Binder A, Рузин с температурой стеклования (Tg) ниже 25оС. Полимеры БАК Р и Аквапол с высокими значениями модуля Е’ снижают вязкость. Гидрофильность полимеров-допантов вносит определенный вклад в увеличение вязкости композиций. Отмечено повышение вязкости композиций при увеличении среднего размера частиц латексов.

 

Литература

Ahmed T., Shahid M., Azeem F., Rasul I., Shah A.A., Noman M., Hameed A., Manzoor N., Manzoor I., Muhammad S. Biodegradation of plastics: current scenario and future pro-spects for environmental safety. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. P. 7287–7298.

Jayasekara R., Harding I.H., Bowater I., Lonergan G. Bio-degradability of a selected range of polymers and polymer blends and standard methods for assessment of biodegrada-tion. J. Polym. Environ. 2005. V.13. P. 231–251.

Leja K., Lewandowicz G. Polymer biodegradation and bio-degradable polymers – A review. Pol. J. Environ. Stud. 2010. V.19. P. 255–266.

Carvalho A.J.F. Starch: Major sources, properties and appli-cations as thermoplastic materials, in: M.N. Belgacem, A. Gandini (Eds.), Monomers, polymers and composites from renewable resources, Science, Elsevier, 2008. P. 321–342.

Gandini A., Lacerda T.M., Carvalho A.J., Trovatti E. Progress of polymers from renewable resources: furans, vegetable oils, and polysaccharides. Chem. Rev. 2016. V. 116. P. 1637–1669.

Yu L., Dean K., Li L. Polymer blends and composites from re-newable resources. Prog. Polym. Sci. 2006. V. 31. P. 576–602.

Siracusa V., Rocculi P., Romani S., Rosa M.D. Biodegrada-ble polymers for food packaging: A review. Trends Food Sci. Technol. 2008. V. 19. P. 634–643.

Tharanathan R.N. Biodegradable films and composite coat-ings: past, present and future. Trends Food Sci. Technol. 2003. V. 14. P. 71–78.

Lipatova I.M., Losev N.V., Makarova L.I., Rodicheva J.A., Burmistrov V.A. Effect of composition and mechanoactiva-tion on the properties of films based on starch and chitosans with high and low deacetylation. Carbohydr. Polym. 2020. 239. 116245.

Burmistrov V.A., Lipatova I.M., Tifonova I.P., Losev N.V., Rodicheva J.A., Koifman O.I. Polyurethane and styrene-acrylic copolymer as modifiers for starch composites prepa-ration under the mechanochemical activation: a multifacto-rial approach, Mater. Lett. 2022. 132502.

Tabasum S., Younas M., Zaeem M.A., Majeed I., Majeed M., Noreen A., Iqbal M.N., Zia K.M. A review on blending of corn starch with natural and synthetic polymers, and in-organic nanoparticles with mathematical modeling. Int. J. Biol. Macromol. 2019. V. 122. P. 969–996.

Kalambur S., Rizvi S.S.H. An overview of starch-based plastic blends from reactive extrusion. J. Plast. Film Sheet. 2006. V. 22. P. 39–58.

Averous L. Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: a review. J. Macromol. Sci., Part C: Polym. Rev. 2004. V. 44. P. 231–274.

Kalambur S., Rizvi S.S.H. Biodegradable and functionally superior starch–polyester nanocomposites from reactive ex-trusion. J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 96. N 4. P. 1072–1082.

Zhu J., Li L., Chen L., Li X. Study on supramolecular struc-tural changes of ultrasonic treated potato starch granules. Food Hydroloc. 2012. V. 29. N 1. P. 116–122.

Chen P., Yu L., Simon G.P., Liu X., Dean K., Chen L. Internal structures and phasetransitions of starch granules during elat-inization. Carbohydr. Polym. 2011. V. 83. N 4. P. 1975–1983.

Chen X., Du X., Chen P., Guo L., Xu Y., Zhou X. Morpholo-gies and gelatinization behaviours of high-amylose maizestarches during heat treatment. Carbohydr. Polym. 2017. V. 157. P. 637–642.

Fernga L.-H., Chen S.-H., Lin Y.-A. Effect of steam jet cooking on the destruction of corn starches. Procedia Food Sci. 2011. V. 1. P. 1295–1300.

Pareta R., Edirisinghe M.J. A novel method for the prepara-tion of starch films and coatings. Carbohydr. Polym. 2006. V. 63. P. 425–431.

Zuo Y.Y.J., Hebraud P., Hemar Y., Ashokkumar M. Quanti-fication of high-power ultrasound induced damage on pota-to starch granules using light microscopy. Ultrason. Sono-chem. 2012. V. 19. P. 421–426.

Augustin M.A., Sanguansri P., Htoon A. Functional perfor-mance of a resistant starch ingredient modified using a mi-crofluidiser. Innovat. Food Sci. Emerg. Technol. 2008. V. 9. P. 224–231.

Jimenez A., Fabra M.J., Talens P., Chiralt A. Influence of hydroxypropylmethylcellulose addition and homogenization conditions on properties and ageing of corn starch based films. Carbohydr. Polym. 2012. V. 89. P. 676–686.

Zhang J., Xu S., Li W. High shear mixers: a review of typi-cal applications and studies on power draw, flow pattern, energy dissipation and transfer properties. Chem. Eng. Pro-cess. 2012. V. 57–58. P. 25–41.

Patil P.N., Gogate P.R., Csoka L., Dregelyi-Kiss A., Horvath M. Intensification of biogas production using pre-treatment based on hydrodynamic cavitation. Ultrason. Sonochem. 2016. V. 30. P. 79–86.

Scholz P., Keck C.M. Nanoemulsions produced by rotor–stator high speed stirring. Int. J. Pharm. 2015. V. 482. P. 110–117.

Hall S., Cooke M., El-Hamouz A., Kowalski A.J. Droplet break-up by in-line Silverson rotor–stator mixer. Chem. Eng. Sci. 2011. V. 66. P. 2068–2079.

Losev N.V., Lipatova I.M. Application of hydroacoustic treatment for intensification of alkaline deacetylation of chi-tin. Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. P. 356–361.

Promtov M., Stepanov A., Aleshin A., Kolesnikova M. Inten-sification of humic acid extraction by pulse flow of ver-micompost and sapropel slurries. Chem. Eng. Res. Des. 2016. V. 108. P. 217–221.

Bałdyga J., Makowski Ł., Orciuch W., Sauter C., Schuch-mann H.P. Deagglomeration processes in high-shear devic-es. Chem. Eng. Res. Des. 2008. V. 86 P. 1369–1381.

Cano A.I., Chafer M., Chiralt A., Gonzalez-Martinez C. Phys-ical and microstructural properties of biodegradable films based on pea starch and PVA. J. Food Eng. 2015. V. 167. P. 59–64.

Losev N.V., Lipatova I.M. Prediction of the dispersity of starch hydrogels prepared under hydroacoustic treatment. Russ. J. Appl. Chem. 2010. V. 83 P. 1309–1313.

Rodgers T.L., Cooke M. Rotor-stator devices: The role of shear and the stator. Chem. Eng. Res. Des. 2012. V. 90. P. 323–327.

Badve M.P., Alpar T., Pandit A.B., Gogate P.R., Csoka L. Modeling the shear rate and pressure drop in a hydrody-namic cavitation reactor with experimental validation based on KI decomposition studies. Ultrason. Sonochem. 2015. V. 22. P. 272–277.

Burmistrov V.A., Lipatova I.M., Rodicheva J.A., Losev N.V., Trifonova I.P., Koifman O.I. Rheological, dynamic mechan-ical and transport properties of compatibilized starch/synthetic copolymer blends. Eur. Polym. J. 2019. V. 120. 109209.

Malkin A.Ya., Isayev A.I., Rheology. Concept, Methods, and Applications. (3th ed.), Toronto: ChemTech Publishing, 2017. 486 p.

Loginova M.E., Movsumzade E.M., Chetvertneva I.A., Sham-mazov A.M. On velocity profiles of biopolymer drilling fluids. Ros. Chem. J. (J. Ros. chemical society). 2022. V. LXVI. N 3. P. 50-55 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2022663.7.

Kirsanov E.A., Matveenko V.N. Non-Newtonian behavior of structured systems. Moscow: TECHNOSPHERE. 2016. 384 p. (in Russian).

Опубликован
2023-03-25
Как цитировать
Трифонова, И., Бурмистров, В., Лосев, Н., Родичева, Ю., Липатова, И., & Койфман, О. (2023). ОСОБЕННОСТИ РЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ГИДРОГЕЛЕЙ КРАХМАЛА МОДИФИЦИРОВАННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИМИ ЛАТЕКСАМИ. Российский химический журнал, 67(1), 19-27. https://doi.org/10.6060/rcj.2023671.3
Раздел
Статьи