Водорастворимые композитные материалы на основе поливинилового спирта различной степени гидролиза и полисахаридов различной природы

Abstract

В работе проведен сравнительный анализ показателей водорастворимых композитных материалов на основе поливинилового спирта (ПВС) различной степени гидролиза при жидкофазном наполнении полисахаридами (ПС) различной природы и дисперсности, были выявлены некоторые закономерности: для низкогидролизованного ПВС при наполнении ПС не характерны деформации формы и размеров образцов, в отличие от высокогидролизованного ПВС, для которого за счет формирования областей повышенной кристалличности наблюдается эффект «сжатия» материала при обезвоживании, коррелирующий с размером частиц наполнителя; светопропускание ПВС, наполненного декстрином, достигает светопропускания чистого ПВС, независимо от степени его гидролиза и содержания наполнителя, для крахмалонаполненных композитов светопропускание снижается с повышением степени наполнения и увеличением содержания ВА‑групп в ПВС; сорбционная емкость композитов по отношению к воде за счет особенностей внутренней структуры материала максимальна при наполнении декстрином и минимальна при наполнении микроцеллюлозой, независимо от степени гидролиза ПВС; предел прочности композитов зависит от марки ПВС и природы наполнителя и снижается в ряду «ПВС‑декстрин» → «ПВС‑крахмал» → «ПВС‑микроцеллюлоза» → «ПВС‑клетчатка кофейного зерна», для образцов, как в сухом, так и во влагонасыщенном состоянии, при этом относительное удлинение материала в сухом состоянии примерно одинаково для всех экспериментальных образцов, но при влагонасыщении сильные межмолекулярные взаимодействия в системах «ПВС‑декстрин» и «ПВС‑крахмал» обеспечивают эластичность материала, повышая на порядок его относительное удлинение по сравнению с системами, наполненными грубодисперсными частицами клетчатки

The paper provides a comparative analysis of the indicators of water-soluble composite materials based on polyvinyl alcohol (PVA) of various degrees of hydrolysis during liquid-phase filling with polysaccharides (PS) of various nature and dispersion, some patterns were revealed: low-hydrolyzed PVA when filling with PS is not characterized by deformations of the shape and size of samples, unlike highly hydrolyzed PVA, for which due to the formation of areas of increased crystallinity has an effect of “compression” of the material during dehydration, correlating with the size of the filler particles; the light transmission of PVA filled with dextrin reaches the light transmission of pure PVA, regardless of the degree of its hydrolysis and filler content, for starch-filled composites, light transmission decreases with an increase in the degree of filling and an increase in the content of VA groups in PVA; the sorption capacity of composites in relation to water due to the peculiarities of the internal structure of the material is maximal when filled with dextrin and minimal when filled with microcellulose, regardless of the degree of hydrolysis of PVA; the ultimate strength of composites depends on the grade of PVA and the nature of the filler and decreases in the series “PVA‑dextrin” → “PVA‑starch” → “PVA‑microcellulose” → “PVA‑fiber of coffee beans”, for samples both in dry and moisture-saturated state, while the relative elongation of the material in dry the state is approximately the same for all experimental samples, but with moisture saturation there are strong intermolecular interactions in the “PVA – dextrin” and “PVA – starch” ensures the elasticity of the material, increasing its elongation by an order of magnitude compared to systems filled with coarse fiber particles