Химия и химические технологии/6. Органическая химия

Куриленко Ю.М., Солодовнік Т.В.

Черкаський державний технологічний університет,

Україна, м. Черкаси, бульвар Шевченка 460, тел. 73-02-53

juli-kovtun@mail.ru,

Вивчення кінетичних властивостей хітозанових плівок

Хітозан – це природний амінополісахарид, лінійна структура якого складається з D-глюкозамінних мономерів, з’єднаних b-1,4-зв’язками. Широке застосування хітозану в різних галузях промисловості, в тому числі в якості сировини для виготовлення плівок, мембран та волокон пов'язане з різноманітним використанням хітозанових плівок, особливо в медицині, сільському господарстві, ветеринарії, біотехнології, харчовій, парфумерно-косметичній і целюлозно-паперовой промисловості [1,2]. Хітозанові плівки характеризуються природним походженням сировини, біосумісністю та бактерицидністю, нетоксичністю, високими сорбційними властивостями по відношенню до води, іонів металів, органічних речовин.

Метою нашої роботи було одержання хітозанових плівок та дослідження процесів їх набрякання.

Для виготовлення плівок сухим способом використовували хітозан молекулярної маси 400000, зі ступенем деацетилювання (СД) 74,5% (виробництва фірми Aldrich). Формувальні розчини готували на основі 2% розчину хітозану в 2% водному розчині ацетатної кислоти при перемішуванні на магнітній мішалці впродовж 15 хвилин. Формування плівок здійснювали в чашках Петрі. Розрахунок маси розчину (m), необхідної для виготовлення плівок заданої товщини проводили за відомою формулою [3]:

де S – площа підложки, ;

h – товщина плівок, см;

ρ – густина полімеру, г/ (для хітозану 1,44 г/);

C – концентрація розчину г/г;

Плівки висушували в температурному інтервалі від 20°С до 25°С впродовж 72 годин. Для видалення залишкової кислоти та переведення з сольової форми (С-форма) в основну форму (О - форма) плівки обробляли 2М розчином NaOH впродовж однієї години, після чого проводили промивання дистильованою водою до нейтрального середовища та висушування на поліетиленовій підложці.

Кінетику набрякання вивчали ваговим методом на аналітичних терезах у водних розчинах з рН: 1,0; 5,5; 6,4. Часовий інтервал від 1 до 60 хвилин. Ступінь набрякання розраховували за формулою:

де m₀ – маса плівки до набрякання, г;

m – маса плівки після набрякання, г.

Рис.1. Залежність ступеню набрякання хітозанових плівок в О-формі (X_AL) від часу набрякання: 1 – рН = 1; 2 – рН = 5.5; 3 – рН =6.4. Товщина плівок 40 мкм.

В результаті дослідження кінетики набрякання хітозанових плівок встановлено, що зменшення рН водних розчинів призводить до збільшення ступеня набрякання і повного розчинення плівки за 24 години при рН=1,0 (див.Рис.1).

На нашу думку даний факт є наслідком іонізації аміногруп хітозану в кислому середовищі, яка призводить до збільшення густини заряду на молекулярному ланцюзі, завдяки чому ланцюг розгортається та сольватується. Навпаки у нейтральному (рН=5,5) та лужному (рН=6,4) середовищі спостерігається компактна конформація хітозану, що призводить до зменшення ступеня набрякання.

Як відомо з літературних джерел, термообробка хітозанових плівок є тим чинником, який може суттєво вплинути на фізико-хімічні властивості плівок та кінетику їх набрякання, тому, доцільним є продовжити дослідження процесів набрякання хітозанових плівок термооброблених в температурному інтервалі 90-120°С впродовж 60-180 хвилин.

Список використаних джерел:

1. Muzzarelli R.A.A. Chitin/ R.A.A. Muzzarelli// Oxford: Pergamon Press.- 1977. – P.309.

2. Гальбрайх Л.С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение / Л.С.Гальбрайх// Соросовский образовательный журнал.- 2001.- №1.- C. 51-56.

3. Зоткин М.А. Термомодификация хитозановых пленок в форме солей с различными кислотами. / М.А. Зоткин, Г.А. Вихорева, А.С. Кечекьян // Высокомолек. соед. - 2004. - Т.46, №2. - С.359.