15 / 66
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 4, 2017
15
Объекты и методы исследования
Методики синтеза наполненных акриловых композитных материалов.
Экспериментально были
синтезированы акриловые материалы с концентрацией белкового наполнителя «Биостим» 0,5; 1; 1,5; 2,0;
5,0 масс. % и скоростью перемешивания 1200 и 6000 об/мин. Мономеры акриловой кислоты и белковый
наполнитель полимеризовались и сшивались с помощью метилен-бис-акриламида (МБА) свободно-
радикальной полимеризацией в водном растворе. В качестве окислительно-восстановительной системы
были выбраны персульфат аммония (ПСА) и тетраметилэтилендиамин (ТМЭД). Для сравнения
испытуемых образцов был синтезирован контрольный образец без внесения наполнителя.
Рисунок 1 – Схема акриловых композитных гидрогелей на основе белкового гидролизата «Биостим»,
синтезированного со скоростью перемешивания 1200 об/мин
Fig. 1 – Scheme of Biostimprotein hydrolysate based acrylic composite hydrogels synthetizedwith stirring speed of 1200 rev/min
В ходе работы были рассмотрены две методики приготовления полимерных композитов:
На первой стадии готовились водные суспензии белкового гидролизата концентрацией 0,5; 1,0; 1,5;
2,0 и 5,0 масс. % путем перемешивания на магнитной мешалке при скорости 1200 об/мин в течение
40 мин. На второй стадии в водный раствор акрилата калия (степень нейтрализации 0,9) добавляли
сшивающий агент (МБА), окислительно-восстановительную систему (ПСА+ТМЭД) и суспензию «Биостим»
заданной концентрации. Полученную реакционную смесь перемешивали еще в течение 40 мин при той же
скорости вращения и температуре 35°C.
По второй методике реакционная смесь дополнительно была подвержена перемешиванию на
диспергаторе IKAT25 digital VITRATURRAX со скоростью перемешивания 6000 об/мин в течение 15 мин.
Логарифм активности ионов водорода образцов (рН) составлял 5,8. Готовые образцы термостатировали
при температуре 35°C в течение 24 часов.
Результаты и их обсуждение
Исследование акриловых композитных гидрогелей с помощью ИК спектров.
Для определения
структурных особенностей полимерных композитов на основе полиакриловой кислоты, наполненной
белковым гидролизатом «Биостим», образцы были исследованы с помощью метода ИК спектроскопии.
На рисунке 2 представлены ИК спектры белкового гидролизата «Биостим», полиакрилового гидрогеля
и композиционного материала, полученные на ИК спектрометре Tensor 37 фирмы Bruker с помощью
приставки НПВО (со скоростью перемешивания 1200 об/мин).
Широкая полоса поглощения в области 3360 см
-1
соответствует валентным колебаниям свободных
и связанных гидроксильных ОН-групп. На рисунках 2 и 3(а) четко видно смещение максимума полосы
поглощения с 3343 на 3280 см
-1
, свидетельствующее о наличии полос поглощения белков
(или аминокислотных остатков), в частности, валентные колебания групп N-Н [12]. Можно утверждать, что
смещение также связано с формированием водородных связей между амидными группами наполнителя
и карбоксильными остатками полимерной цепи в процессе полимеризации [13]. На всех спектрах
в диапазоне 2950–2850 см
-1
отмечены полосы поглощения, соответствующие колебаниям С-Н в группах СН
3
и СН
2
. Рост интенсивности полосы 1635 см
−1
и ее смещение относительно ненаполненного гидрогеля
(1650 см
−1
) показаны на рисунке 2. Этот рост и смещение происходит из-за наличия в композите белкового
наполнителя, так как здесь в одну результирующую полосу сливаются и колебания -C=О остаточных
-
OOC
O
-
K
+
O
-
K
+
NH
COO
-
COO
-
NH
3
+
NH
COO
-
׀׀
O
׀׀
O
COO
-
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека