Исследование способов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен
(таблица 3.2.1.).
Был приготовлен ряд образцов СКИ – 3 модифицированных и липидами и
белками, в соотношении белок: липид 1:1, 1:2, 3:1, 9:1, на базе липидов из
промышленных дрожжей и белков микробиологического и животного
происхождения
Указанные препараты были введены в СКИ – 3 в разных соотношениях методом
обращенных мицелл.
Методика приготовления образцов.
К 10 % раствору СКИ – 3 в ССl4 добавляют водно-органический раствор
модификатора (до 10% объемных), встряхивают. К полученной гомогенной смеси
добавляют воду ( 40 – 50оС ) в отношении 1:1 по объему и при энергичном
перемешивании удаляют в вакууме растворители (температура в бане не выше
40оС). Отделившийся каучук высушивают в вакууме менее 1 мм. рт. ст.,
периодически измельчая до постоянного веса при 20 – 30оС и передают на
испытания.
Испытания свидетельствуют (таблица 3.2.2.), что лучшие результаты показали
образцы, модифицированные смесью кератина и микрофобного лецитина в
количестве 1 по весу и содержанием кератина и лецитина в соотношении 9:1.
Препараты микробиологического происхождения (из промышленных дрожжей) дали
более низкие показатели, что говорит о необходимости более серьезного
фракционирования белков микробного происхождения с целью снижения
содержания веществ, клеточной стенки и липидов в препаратах, и проведения
затем более подробных исследований.
Подводя итоги этой части работы можно предположительно утверждать, что
модификация СКИ – 3 липидами и белками дает положительный эффект при
соотношении гидрофобный белок-липид близком к таковому в натуральном
каучуке, и при введении около 1% модифицирующей добавки.
В лабораторных условиях ВНИИСК, были также созданы, модифицированные СПИ
синтетическими аналогами белковых фрагментов, то есть соединениями,
моделирующими белок, т.е. имеющими функциональные группы СООН- и NH2-.
(серия образцов ВП – 1 ) и биологическими соединениями ( серия образцов
ВПБ ).
Синтетический аналог ВМС – 1 химически связывался
с полимером СКИ – 3
Биологические соединения - различные фракции мембранных структур
дрожжей и гидролизаты коллагена вводились в немодифицированный СКИ – 3 с
помощью обращенных мицелл.
Белковые соединения вводились в полимер в присутствии детергента ПАВ
1019 (ВПБ 1/ 3) , сульфонола НП – 3 (ВПБ – 1/5) и фосфолипидов (ВПБ –
1/7) (таблица 3.2.3.)
Установлено, что образцы серии ВП – 1 , модифицированные продуктом ВМС
– 1 , имеют улучшенные когезионные характеристики, а вулканизаты на их
основе обладают повышенным сопротивлением раздиру по сравнению с СКИ – 3 .
Испытания второй серии образцов (ВПБ – 1) , содержащих в составе
полимера различные природные соединения также показали улучшение
когезионных характеристик по сравнению с СКИ – 3, при совместном содержании
гидролизата коллагена в полимере в котором присутствовал детергент ПАВ 1019
(ВПБ-1/1) увеличились условная прочность при растяжении и условное
напряжение при 300% удлинении. При совместном введении клеточной фракции в
полимер с присутствием в нем сульфанола НП-3 и фосфалипида увеличилась
условная прочность при растяжении, а условное напряжение при 300% удлинении
практически не изменилось. Следует отметить,что характеристическая вязкость
модифицированного СПИ (типа ВП – 1 и ВПБ) и исходного СКИ – 3 остается без
изменения ( n = 4,2 ) .
3.3. Модификация белковыми соединениями СПИ путем иммобилизации их на
предварительно активированную матрицу каучука СКИ – 3 , реакционно-
способными соединениями.
Полученные ранее данные свидетельствуют о том,
что модификация может быть эффективной, если подавляющее большинство
макромолекул будут содержать белковые фрагменты, прочно связанные с цепью
полимера. Серия модифицированных полиизопренов – лабораторные и опытно-
промышленные образцы. Модификация была осуществлена введением в СКИ – 3 на
стадии полимеризации одной или двух полярных групп (карбокси ,- сульфо, -
амино, - нитро и –нитрозо ) , комбинация белков и соединений с полярными
группами .
В таблице 3.3.1. представлены данные о
прсоединении белков к модифицированным различными способами СКИ – 3 по
содержанию азота в каучуке. В зависимости от способа выделения показано,
что наибольшей степенью модификации белками хярактеризуются каучуки
модифицированные NaSO3 и малеиновым ангидридом. При этом фосфолипидные
белки характеризуются большей степенью присоединения, чем белкозин. Следует
отметить, что наиболее эффективно использование спиртового способа
выделения.
Таблица 3.3.1.
Содержание азота (N,% масс.) в образцах, модифицированных различными
способами в сочетании с белками (введено по 0,6% масс.N)
|Способ |СКИ – 3 |Сульфидированн|Нитрозированны|СКИ – 3 – 03 |
|выделения | |ый |й |Содержащий |
| | |СКИ – 3 – 03 |СКИ – 3 – 03 |карбоксильные |
| | | | |группы |
|Фосфолипидные белки |
|спирт |0,37 |0,50 |0,39 |0,48 |
|водная |0,12 |0,33 |0,18 |0,20 |
|дегазация | | | | |
|Белкозин водорастворимый |
|спирт |0,35 |0,32 |0,13 |0,48 |
|водная |0,03 |0,32 |0,13 |0,24 |
|дегазация | | | | |
Были проведены исследования свойств, модифицированных СПИ в смесях с
наполнителями различной активности. Таблица 3.3.2. содержит результаты
определения пласто-эластических свойств модифицированных полиизопренов и
резиновых смесей на их основе ( при получении малого объема
модифицированного СПИ эти показатели не определялись ) а также когезионные
свойства смесей и физико-механические показатели вулканизатов, которые даны
как процентное изменение свойств от исходного немодифицированного СКИ – 3 (
который в каждой серии опытов был другим ).
Полученные результаты показывают, что практически во всех случаях
модификации, осуществляющийся введением соединений с различными полярными
группами белков, значительно увеличивается когезионная прочность резиновых
смесей с активными наполнителями.
Наибольшее увеличение когезионной прочности, отмечается в опытной
партии СПИ с комбинацией малеинового ангидрида + нитрит натрия + белок.
Реакция взаимодействия каучука с МА представлена ниже. Напряжение
вулканизатов при 300 % удлинения заметно повышается при введении комбинаций
малеиновый ангидрид + нитрит натрия, малеиновый ангидрид + нитрит натрия +
белок, МА + белок
Эти же вулканизаты в основном обнаруживают и повышение сопротивления
раздиру. (таблица3.3.3.)
Считать наиболее перспективным способом модификации прививку
белков через комбинацию полярных групп.
Таблица 3.3.3.
Физико-механические свойства смесей и вулканизатов на основе каучука СКИ-3-
03 (модификация нитритом натрия, малеиновым ангидридом и балкозином),
полученного на Опытном заводе ВНИИСК
|Модификатор/показатели |Белок+NaNO2 |МА+белок |МА+белок+ |
| | | |NаNO2 |
|Пластичность |0,33 |0,32 |0,30 |
|Эластическое |2,0 |1,73 |1,96 |
|восстановление, мм | | | |
|Условное удлинение при 300%|0,43 |0,73 |0,39 |
|удлинении резиновой смеси, | | | |
|Мпа | | | |
|Условная прочность при |1,33 |1,7 |1,2 |
|растяжении резиновой смеси,| | | |
|Мпа | | | |
|Условное напряжение при |14,6 |18,2 |16,7 |
|300% удлинения | | | |
|вулканизатов, Мпа | | | |
|Условная прочность при |25,6 |23,5 |25,4 |
|растяжении вулканизатов, | | | |
|МПа, при 23о С | | | |
|Условная прочность при |18,1 |14,6 |16,0 |
|растяжении вулканизатов, | | | |
|МПа, при 100о С | | | |
Показано, что введение комбинации белкозин + микрофобный жир и
малеиновый ангидрид в каучук, обеспечивает лучшуу когезионную прочность и
условное напряжение при 300%-ом удлинении нежели, чем введение в каучук,
модифицированный сульфидом натрия, однако при этом значительно снижается
пластичность каучука после старения. (табл 3.3.4.).
Таблица 3.3.4.
Характеристика модифицированных СКИ – 3 .
|Модифика|Пласти-ч|Эласти-ч|Свойства сырых |Содер-жа|ИСП |Содер-ж|
|торы |ность |еское |наполненных смесей |ние | |ание |
| |каучук
| |  скачать работу |
Исследование способов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен |
