Технологические аспекты получения материалов на основе термопластичного крахмала

Разработка материалов на основе термопластичного крахмала актуальна при создании экобезопасной упаковки, а также перспективна для получения функциональных материалов в других отраслях. Крахмал является одним из самых доступных и дешевых природных полисахаридов, но получение на его основе пленок и корпусных изделий осложняется процессами ретроградации, для решения данной проблемы необходимы технологические приемы пластификации, сшивки и компаундирования. Целью исследования является разработка рецептуры для получения пленочного материала на основе крахмала, обладающего удовлетворительными физико-механическими показателями. Объектами исследования были выбраны два вида крахмала - картофельный и кукурузный, в качестве связующих полимеров использовали поливиниловый спирт (ПВС) и желатин, в качестве комплексного пластификатора - смесь мочевины и глицерина в различных соотношениях. Пленки получали методом жидкофазного компаундирования 5% раствора крахмала и 5% раствора связующего полимера, с последующей отливкой и обезвоживанием на воздухе. Прочностные показатели полученных пленок определяли по ГОСТ 11262-2017 (с использованием разрывной машины РМ-50 с программным обеспечением StretchTest), водорастворимость оценивали визуально, сорбционные свойства оценивали через набухаемость по массе (при экспозиции в эксикаторе с водой, t =20°С). Установлено, что использование комплексного пластификатора «глицерин+мочевина» эффективно снижает ретроградационные процессы при получении пленок из крахмала (предпочтительнее использовать картофельный крахмал ввиду большего содержания амилопектина, повышающего эластичность пленок), оптимальное содержание пластификатора составляет 30 масс.ч на 100 мас.ч. крахмала, повышение количества мочевины увеличивает прочность материала, минимальное количество связующего агента (полимера) составляет 20 масс.ч. на 100 мас.ч. крахмала, при этом пленки приобретают гибкость (стойкость к излому), фрагментация пленок при экспозиции в воде начинается при достижении температуры 60°С (до этого пленки набухают, но сохраняют целостность формы), скорость фрагментации максимальна для образцов, содержащих желатин в качестве связующего, сорбционная емкость экспериментальных образцов для водяного пара достигает 120-200 мас.%, при этом у образцов, содержащих в качестве связующего ПВС, наблюдается лучшая влагоудерживающая способность.