Диплом: Исследование способов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен - текст диплома. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Диплом

Исследование способов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Дипломная работа
Язык диплома: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 44 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной дипломной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство Образова ния Российской Федерации Московская Гос ударственная Академия Тонкой Химическ ой Технологии Им. М. В. Ломоносова Кафедра Химии и ф изики полимеров и процессов их переработки Бакалавриат по направлению 551600 «Материаловедение и технология новых материалов Квалификацио нная работа на степень бакалавра: Исследование с пособов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен Зав. каф. ХФП и П П д.х.н. проф. Шершнев В.А. Научный руководитель асс. к.х.н. Гончарова Ю.Э. Студентка группы МТ-46 Киркина.О.В. Москва 2003 Содержание 1. Введение. 2. Литературный обзор. 2.1. Строение и состав натурального каучука. 2.2. Структура латекса гевеи. 2.3. Исследование влияния белковых компонентов на сво йства НК, резиновых смесей и вулканизатов на его основе. 3. Аналитическая часть. 3.1. Введение белковых модификаторов на стадии изготовления каучука. 3.2. Модификация СПИ биологическими мембранами или их мод елями, методом обращенных мицелл. 3.3. Модификация белковыми соединениями СПИ путем иммобилизации их на пре дварительно активированную матрицу каучука реакционно-способными сое динениями. 4. Выводы. 5. Список литера туры. 1. Введение . В настоящее время в резиновой промышленности применяют широки й спектр каучуков, однако большую часть промышленного потребления сост авляют натуральный и синтетический полиизопрены. До сих пор натуральны й каучук (НК) остается эталоном каучука общего назначения, обладающим ко мплексом свойств. Высокий уровень свойств изделий из НК в значительной с тепени обусловлен наличием в его составе белковых веществ. По ряду технических параметров, таких, как когезионная прочность, термом еханическая стабильность, устойчивость к раздиру и др., НК по-прежнему не имеет аналогов, и для обеспечения потребностей многих областей техники и медицины, наша страна вынуждена приобретать за рубежом натуральный ка учук и латекс натурального каучука. Основными потребителями НК сегодня являются шинная промышленность, ав иация, медицина и медицинская промышленность. Отсутствие на территории нашей страны климатических зон, пригодных для произрастания каучуконосных растений, делает наиболее перспективным п оиск путей направленной модификации синтетических каучукоподобных по лимеров с целью получения материала, могущего заменить НК по технически важным физико-химическим параметрам Модификация синтетического каучука должна обеспечивать улучшение сво йств смесей и резин по целому ряду показателей: когезионных свойств смес ей, упруго-гистерезисных, адгезионных и усталостных свойств резин. Поэто му, модификация СПИ белковыми фрагментами, представляется, одним из наиб олее перспективных способов улучшения потребительских свойств СПИ. Эт о подтверждается имеющимися, пока недостаточными для практической реа лизации попытками модификации. Целью нашего исследования, была оценка, ряда способов введения белковых фрагментов СПИ и свойств полученных эластомерных композиций. 2. Литературный обзор. 2.1 . Строение и состав Н К. Натуральный каучук (НК) – биополимер изопреноидной при роды, типичный представитель широкого класса изопреноидов растительно го происхождения, он вырабатывается в растениях, произрастающих в разны х регионах мира (бразильская гевея, американская гваюла, среднеазиатски й кок-сагыз)(1), представляет собой на 98 – 100% стереорегулярный циз-полиизопр ен. По данным Танаки (2) строение природного НК может быть представлено в в иде следующей формулы: – конец молекулы весьма высокого молекулярного веса представлен аллильным и тремя транс-изопреновыми звеньями, далее идет п ротяжный цис-полиизопреновый участок цепи, молекула заканчивается алл ильной спиртовой группой на -конце, которая в ходе биосинтеза связана с п ирофосфатной группой, отщепляемой при присоединении следующего циз-из опренового звена или после окончания биосинтеза.(3,4) В природных латексах из гевеи и гваюлы всегда, кроме того, присутствуют п ирофосфаты мономеров и олигомеров пренолов – предшественники полиизо прена (5,6). Биосинтез каучука в растительных клетках связан с мембранами, которые в основном построены из липидов и белков. Основным компонентом мембранны х липидов в растительных клетках является лецитин (фосфатидилхолин): СН 2 ОСО R R , R – нормальная цепь С 15 – С 17 раз ной CHOCOR степени не насыщенности. CH 2 OP - OCH 2 CH 2 N - CH 3 · CH 3 Из белков, присутствующих в латексе НК, наибольшее вним ание исследователей привлекает полимераза каучука – фермент, ведущий полимеризацию, который присутствует как в связанном с каучуком состоян ии, так и в растворе. Связь с полиизопреновой цепочкой осуществляется пр едположительно через пирофосфат на -конце растущей цепи или по -звену че рез присоединение на двойную связь (7). В патенте США(8) описаны выделение и очистка этого фермента, его молекул ярная масса оказалась порядка 44-36 кДа. Вероятнее всего, именно наличие в НК связанного белка и составляет тот остаточный белок в количестве 1 %, котор ый обнаруживается в НК марки RSS , например. О структуре других компонентов НК практически ничего достоверного на м олекулярном уровне не известно. 2.2. Структура латекса гев еи. Как известно, би осинтез НК происходит в латексе каучуконосных растений, причем полимер изация мономера ИППФ протекает на поверхности мелких структур, окружен ных мембраной, состоящей из белков и липидов (9). Предполагается, что расту щая гидрофобная цепь каучука проникает внутрь мембранной структуры, а г идрофильный -конец обращен наружу в серум где происходит взаимодействи е с ИИПФ с помощью расположенного в мембране белкового катализатора – ф ермента полимеразы каучука. По мере накопления каучука внутри мембранн ых структур они увеличиваются в размере и превращаются в большие каучук овые глобулы(10). Окружая каучуковую глобулу, вещества мембраны (липиды, бе лки) выполняют дополнительную функцию стабилизации латекса, предотвра щают слипание глобул (коагуляцию латекса). Показано, что большинство лип идов, содержащихся в латексе НК, связаны с глобулами каучука(9). Другой аспект заключается в том, что фосфолипиды могут быть важнейшими ф акторами для каучуковой полимеразы при ее функционировании в процессе роста частиц, и фосфолипиды могут присутствовать в составе латексных ча стиц в качестве составной части аппарата биосинтеза каучука(11,12). В связи с этим интересно, что для выделения частиц, ведущих активный биосинтез кау чука из латекса гаваюлы успешно использовали гель-фильтрацию, как первы й шаг очистки при выделении каучук - синтезирующих глобул латекса (7). В специфическом строении каучуковых глобул, предшествующих формирован ию коагулированного латекса НК, заложен, по-видимому, ключ к объяснению е го уникальных физико-механических параметров как материала для шинных резин(13,14). Попадая внутрь НК и будучи равномерно распределенными по объему каучук а, вещества мембран не могут не оказывать определенного влияния на разли чные параметры этого уникального природного материала. Правильно подо брать состав добавок, их природу и степень диспергирования в полиизопре не – вот задача, которую, на наш взгляд, следовало ставить в ходе разработ ки метода модификации синтетического полиизопрена с целью приближения свойств, к свойствам НК. На первом этапе работы был выполнен качественный скрининг по веществам, присутствие которых в латексе НК было достоверно установлено и строени е которых достаточно достоверно доказано. В качестве таких веществ были выбраны: гидрофобный белок из латекса гевеи, сумма растворимых белков се рума того же латекса, лецитины разного происхождения, синтетические оли гопренолфосфаты и пирофосфаты, а также гидрофобные белки и липидно-белк овые смеси микробиологического и животного происхождения. 2.3. Исслед ование влияния белковых компонентов на свойства НК, резиновых смесей и в улканизатов на его основе. Модификация СПИ белковыми фрагментами, представляется, одним из наибол ее перспективных способов улучшения потребительских свойств СПИ. Это п одтверждается имеющимися, пока недостаточными для практической реализ ации попытками модификации(15,16). Полученные в настоящей работе данные, сви детельствуют о том, что модификация может быть эффективной, если подавля ющее большинство макромолекул будут содержать белковые фрагменты, про чно связанные с цепью(17). При этом средняя молекулярная масса может быть д аже ниже, чем у серийного промышленного полиизопрена СКИ-3. Содержание белка для шинных каучуков должно составлять 0,2% масс. и выше, но видимо, не более (1,5-2,0)% масс. Депротеинизацию торговых сортов НК (исходных, не подвергавшихся пласти фикации) проводили в разбавленных растворах (растворители – гексан, тол уол) путем обработки активными добавками с последующим отделением белк овой компоненты методом препаративного ультрицентрифугирования, зате м депротеинизированный каучук выделяли сушкой под вакуумом в мягких ус ловиях(18). О содержании белка судили по определению азота с использование м прибора Кельдаля и анализу ИК-спектров. Изомеризацию осуществляли в растворе толуола и в блоке путем обработки каучука оксидом серы, варьируя длительность и температуру. Об изменения х микроструктутры судили по появлению сигналов, соответствующих погло щению протонов trans – ко нфигурации звена изопренов в спектрах ЯМР, прибор Bruker – 500. ММР характеризовали методом ГПХ с использованием универсальной калибр овки, прибор Waters – 200 (коло нки – микростирагель ,10 6 10 5 10 4 10 3 А о ). Изучалось влияние молекулярной массы и содержание связного белка на св ойства НК и сажевых смесей. С этой целью были получены фракции, выделенны е из торговых сортов НК. По содержанию белка исследованные образцы можно разделить на три группы: два типа фракций с низким содержанием белка - 0,3% < Б и 0,5< Б<1,0% и фракции с высоким содержанием белка, Б>10%;молекулярные массы фракц ий с низким содержанием белка были определены методом ГПХ. Следует отмет ить, что по способу получения фракции в них сохранился «нативный» характ ер связи белка с углеводородом. Резиновые смеси готовили на микро-вальцах с использ ованием 5-20 г каучука; рецепт каучук – 100, техуглерод – 50, ZnO -5, сера-2, сульфенамид Ц-0,8 , стеарино вая кислота – 2,0 . Таблица 2.3.1. Пластические и молекулярные пара метры фракций НК № п/п Образец белок,% масс. М w 10 -5 М п 10 -5 Пласт./восстан М 500, МПа 1 CSV -20 исх - - - 0,22/2,35 - 2 CSV -20 1фр <0,3 6,2 0,7 0,42/1,10 4,4 3 CSV -20 2фр 0,5<Б<1,0 5,2 0,9 0,21/2,10 19,0 4 CSV -5 исх - - - 0,17/2,30 - 5 CSV -5 1фр <0,3 10,8 0,9 0,33/1,49 12,0 6 CSV -5 исх - - - 0,10/2,25 - 7 CSV -5 2фр 0,5<Б<1,0 8,8 1,1 0,14/2,95 18,8 Примечание: М 500 – мод уль при 500% удлинения невулканизованной смеси. Как видно из та блицы 2.3.1. пластоэластические показатели каучуков определяются обоими и сследованными параметрами, причем влияние выражено очень сильно. Сравн ивая образцы 2,3 и 5,7 можно видеть, что при близких значениях средней молекул ярной массы, М w , увелич ение содержания общего связанного белка приводит к резкому уменьшению пластичности. Из сравнения образцов 2,5 и 3,7 видно, что и увеличение молекуля рной массы при близком содержании во фракциях белка также заметно ужест очает каучук и меньше влияет на упругие свойства смеси. При очень низком содержании белка влияние молекулярной массы на упругие свойства выраж ено сильнее, образцы 2 и 5. Кинетика кристаллизации является более медленной для фракции с низким содержанием белка по сравнению с нефракционированными образцами.(19) Одн ако основное влияние на кинетику статической кристаллизации (полупери од кристаллизации) оказывает не содержание белка, а содержание карбонов ых кислот. Изучение кристаллизации показало, что депротеинизированные образцы де монстрируют ориентационные эффекты при гораздо большем относительном удлинении ( 500 – 700 % ) вместо 200 – 300 %для исходных, однако температура плавлени я кристаллической фазы депротеинизированных образцов в опытах по стат ической кристаллизации при этом практически не изменяется и составляе т Т пл = 10-12 о С. Кинетика кристаллизации образцов с меньшим содержанием белка является более медленной, однако увеличение содержания белка выше 2– 3 % масс. почт и не влияет в дальнейшем на кинетику кристаллизации. В таблице (2.3.2.) приведены данные по пластоэластическим показателям исход ных и депротеинизированных образцов НК%: RSS -1, SMR -5 и светлый креп и упругим свойствам смесей, полученных на их основе. Определение азота по методу Къельдаля и анализ ИК-спектров показали, что содержание белка в этой серии депротеинизированных образцов RSS -1, SMR -5 и светлый креп не превышает 0,3% ( N <0,05%) масс. Из полученных данных видно, что при депротеинизации происходит резкое у величение пластичности каучука и снижение упругих свойств соответству ющих не вулканизованных смесей, заметно уменьшается также и модуль при 300 % удлинения вулканизатов. Вместе с этим, видно, что упругие свойства смес ей, полученных на основе депотенизированных образцов НК все же выше, чем у смесей на основе не модифицированного СПИ. Это говорит о том, что даже о чень низкое (0,2 - 0,3 % масс) содержания связанных протеинов оказывает а данном случае заметное влияние на макроскопические свойства Можно предположи ть, что оставшиеся функциональные группы находятся на конце полимерной цепи, однако доказать , это , учитывая достаточно высокую молекулярную ма ссу каучуков ( М = 500 тыс. ), весьма трудно . Другое предположение, которое можн о сделать на основании полученных данных, состоит в том что сильнодейств ие концевых групп в невулканизованных смесях проявляется только при до стижении достаточно высокой молекулярной массы цепей. Таблица 2.3.2. Свойства резиновых смесей на основе различных полиизо пренов. № Образцы Пласт/восст М 400 ,МПа М х 300 ,МПа 1 RSS -1исходный 0,08/2,40 3,0 - 2 RSS -1депротениз 0,48/1,0 0,7 - 3 SRM -5 исходный 0,12/3,67 3,0 15-17 4 SRM -5 депротен. 0,44/1,75 0,55 11-12 5 Све тлый креп , исходный 0,07/2,47 1,6 - 6 Светлый креп, депротенизирован 0,35/1,52 0,5 - 7 СКИ – 3 0,30 – 0,35 0,2 – 0,3 10 – 11 8 СКИ – 3 – 0,1 0,30 – 0,35 0,4 – 0,6 11 – 12 Примечание: М 400 – модуль резиновой смеси при 400 % удли нении М 300 – модуль резины пр и 300 % удлинении Таким образом, несомненно, сильное влияние белковых фрагментов на пласт оэластические свойства НК, упругие свойства сырых смесей и вулканизато в (например, модуль 300 % удлинения и твердость резин).(20). Белок, содержащийся в НК, можно разделить по типу связности с углеводоро дом на прочно- и слабосвязанный, прочносвязанный белок оказывает сильно е влияние на свойства смесей и вулканизатов даже в количестве (0,2 – 0,3 ) % мас с. Анализ данных по депротеинизации свидетельствует о том, что совместимость белка с углеводородом обеспечивается наличием б елково-липидных комплексов.(21,22). Для выявлений различий в структуре и свойствах, нату рального и синтетического полиизопренов определялись показатели коге зионной прочности при 23 о С и вя зкости по Муни чистых каучуков и резиновых смесей на их основе, содержащ их активные, малоактивные и неактивные минеральные наполнители, либо их комбинации, пластоэластические характеристики указанных смесей и физи ко-механические свойства вулканизатов ( напряжение при заданном удлине нии, условная прочность при 23 о С и 100 о С, относительное удлинен ие , твердость , эластичность, сопротивление раздиру , сопротивление мног ократному изгибу ( в соответствии с дейсвующими ГОСТ ). Конфекционная клейкость и липкость резин оценивалась на приборе Tel Tack ( в соответствии с инструкцией ). Адгезионные свойства определялись по сопротивлению вырыву латунирова нного металлотроса d = 4,2 мм ( методика из ТУ № 38105841 – 75 на металлотросовые конвейерные ленты ) и по соп ротивлению расслаиванию. Влияние пласификаторов оценивалось по изменению когезионной прочност и и вязкости чистых каучуков. 1. Свойства исходных пол иизопренов Когезионная прочность и пластичность натуральных и синтетических полиизопенов и и х изменение при пластификации, (представлено в таблице 2.3.3.). Показатели ко гезионной прочности чистых каучуков (вырезанные из « шкурки » и подпрес сованные при 100 о С в течение 5 ми н. образцы), определенные при 23 о С, для трех марок НК в 2 – 3 раза превосходят значение этого показателя, пол ученного для СКИ – 3 и 1,5 – 2,5 раза превышают соответствующий показатель, д остигнутый для модифицированного СКИ-3 . Пластичность у СКИ – 3 вдвое выше пластичности НК, эластическая восстан авливаемость вдвое ниже НК. Депротенизированный НК имеет несколько пов ышенную когезионную прочность и пониженную пластичность, что свидетел ьствует о его повышенной молекулярной массе (табл 2.3.3.) .При пластикации изм енение указанных свойств для двух типов СПИ, происходит практически оди наково. При хранении пластикатов наблюдаются существенные отличия в св ойствах НК и спи , выражающиеся в упрочнении пластикатов НК (табл. 2.3.3.). Таблица 2.3.3. Тип каучука Условия механиче-ской обработки каучука Напря жение при удлинении МПа Когези-онная прочно-сть каучука МПа Относите льное удлинение при разрыве ,% 50 100 200 300 500 НК смокед шитс НК светлый креп Депротенизи-рованный НК (ДР NR ) C КИ-3 СКИ-3 модиф.ПНДФА 3 пропуска через зазор вальцев 0,6 2,17 1,76 2,02 1,33 0,50 2,73 2,27 2,60 1,56 0,73 2,82 2,38 2,76 1,45 0,94 2,96 2,24 2,75 1,28 0,93 - - 2,82 - 0,84 3,00 2,17 3,10 1,18 0,90 370 400 700 435 1275 НК смокед шитс НК светлый креп ДР NR C КИ-3 СКИ-3 модиф. Пластифи-кация при 70 о С,10 мин зазор 0,6мм 0,49 0,51 0,49 0,45 0,36 0,69 0,64 0,67 0,51 0,36 0,76 0,75 0,77 0,49 0,39 - - 0,75 0,43 - - - - - - 0,67 0,75 0,55 0,36 0,37 290 210 450 353 237 НК смокед шитс НК светлый креп ДР NR C КИ-3 СКИ-3 модиф ----------- после 5 суток выдержки пластикатов 0,53 0,45 0,47 0,28 0,19 0,83 0,74 0,77 0,41 0,31 0,91 0,85 0,86 0,47 0,36 0,94 - 0,87 0,45 - - - - - - 0,88 0,86 0,83 0,43 0,37 313 303 350 300 300 Когезионная прочность натурального и синтетического полиизо пренов. Исследо вание влияния белковых компонентов НК, на свойства резиновых смесей и ву лканизатов на основе СКИ-3. В ходе продолжения обработки методики введения не каучуковых добавок и изучения роли отдельных компонентов латекса НК в ф ормирования комплекса нужных свойств было поведены две серии опытов с о бразцами со строго стандартизированным составом и природой добавок на основе СКИ-3: а) 0 % (два варианта), 0,1, 0,5, 1,0, 1,5 % гидрофобного белка из латекса гевеи (ВНИИсинтезб елок), б) 0 %, 0,5 %, 1,0 %, 3,0 %, 1,5 % + 0,2 % яичного фосфатидилхолина лиофилизованных белков серума п риродного латекса гевеи. Подготовлена серия компонентов белков и липидов микробиологического п роисхождения для опытов по включению в СКИ-3. Таблица 2.3.4. Свойства резиновых смесей на основе синтетическаго п олиизопрена, содержащих гидрофобный белок, выделенный из латекса. Показатели Количество добавленного белка % весовых. 0 0,1 0,5 1,0 1,5 Условное напряжение при 300% удлинении, МПа 0,32 0,45 0,34 0,42 0,50 0,46 Условная прочность при растяжении, МПа 3,28 0,84 0,68 0,72 1,00 0,91 Относительно е удлинение, % 570 1000 1560 1320 1065 1240 По итогам проведенных испытаний (таблица 2.3.4.) могут быть с деланы следующие предварительные заключения: - положительное влияние на свойства смесей оказывают в составе СКИ-3 добавки около 0,2 % фосф олипида и 1 % гидрофобных белков из латекса гевеи. Компоненты серума – пре нолфосфаты и пирофосфатвы , а также белки серума в аналогичных дозировка х ухудшают свойства образцов по отношению к стандарту . - относительно невысокая амплптуда наблюдаемых положительных эффектов может быть связана с недостаточной степенью гомогенности распределен ия добавок по всей массе СКИ-3. - основное заключение: из некаучуковых компонентов латекса гевеи положи тельное влияние на свойства натурального каучука оказывают гидрофобны е белки и фосфолипиды.(23,24) 3.Аналитическая часть. 3.1. Введен ие белковых модификаторов на стадии изготовления каучука. Представляло интерес исследовать влияние белковых продуктов, введенных на стадии по лимеризации синтетического полиизопрена на свойства композиций на осн ове модифицированного таким образом каучука. Нами были изучены свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе СК И– 3 при замене 10 – 30 масс. ч. серийного каучука на изопреновый каучук, моди фицированный белкозином представляющим собой гидролизат кератиновог о белка и имеющий сходный аминокислотный состав с НК (таблица 3.1.1.) (образцы 15 и 17, содержащие 8 % и 15 %, соответственно ). Состав резиновых смесей приведен в таблице 3.1.2. Таблица 3.1.1. Аминокислотный состав гидролизатов белков из натураль ного каучука и технических белков.(в (мкмоль на мг)х 10 3 ) Аминокислота SMR -5 RSS -1(б) RSS-1( м ) SKIM Кера-тин Белко-зин Аргинин Лизин Триптофан Гистидин Фенилаланин Тирозин Лейцин Изолейцин Валин Аланин Глицин Пролин Глутаминовая к-та Серин Треонин Аспарогиновая к-та 4.6 6.2 0.9 1.0 - - 2.2 3.3 3.0 2.5 3.6 7.4 7.8 4,9 4.6 6.2 3.7 6.5 2.4 0.9 2.3 1.8 2.6 2.9 5.2 2.5 3.1 - 5.1 3.7 4.2 4.8 1.8 10.2 2.6 0.5 - - 4.1 3.0 5.4 4.8 4.2 9.0 7.5 6.5 4.2 6.7 1.6 7.4 1.3 2.2 6.9 6.4 6.7 5.1 3.3 3.3 3.2 11.3 6.8 5.4 5.5 6.2 304 902 326 106 306 308 426 435 100 228 562 - 277 705 173 463 407 717 175 108 778 334 778 740 675 247 517 866 350 624 530 483 Таблица 3.1.2. Рецептура стандартных резиновых смесей на Основе модифицированного СКИ-3. Состав 1 Каучук Стеариновая кислота Оксид цинка Сульфенамид Ц Технический углерод Сера 100 2 5 0,8 50 2 Для оценки влияния различного содержания белкозина на свойства модифи цированного синтетического, в сравнении с серийным СКИ– 3, определялись показатели когезионной прочности, содержащих активные и малоактивные наполнители, пластоэластические характеристики смесей и физико-механи ческие свойства вулканизатов. Наибольшее повышение условного напряжен ия при 300 % , 500 % удлинении и когезионной прочности резиновых смесей наблюдае тся в смесях, содержащих активный техуглерод П-324, при замене 30 масс. ч. СКИ-3 н а «белковый» каучук, (содержащий 8 % белкозина, соответственно в смеси – 2,4 % белка) – обр.15. Увеличение вязкости по Муни может быть связано с возрас танием углерод - каучукового взаимодействия и проявляется в большей сте пени для того же образца (табл. 3.1.3). Введение «белкового» полимера в смеси п риводит к ускорению процессов подвулканизации и вулканизации при сохр анении степени вулканизации на том же уровне, что и в контрольной смеси. Д ля вулканизатов отмечается увеличение условного напряжения при 300 % удли нения при сохранении прочности, твердости и эластичности (табл. 3.1.3.) Таблица 3.1.3. Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе СКИ-3 ,наполненных активным техуглеродом П-324 и содержащих добавки СКИ-3 , мо дифицированного белкозином. Состав 1 2 3 4 5 6 7 СКИ-3 СКИ-3 с белкозином, обр.15 СКИ-3 с белкозином, обр.17 100 - - 90 10 - 80 20 - 70 30 - 90 - 10 80 - 20 70 - 30 Условное напряжение, п ри удлинении рез смеси, МПа ----------------------------300% --------------------- ------500% Условная прочность рез смеси, МПа Подвулканизация при 120 о С,мин t 5 Вулканизационные хар-ки по Монсанто при 143 о С, М мин ----------------------------, t s , мин ----------------------------,М макс ----------------------------, t 90 , мин ---------------------,М макс -М мин Условное напряжение при 300% удлинения вулканизатов, МПа Условная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Эластичность по отскоку, % 0,21 0,20 0,23 15,5 12,8 5,2 44,8 17,7 32 17,5 30,6 425 43 0,24 0,24 0,31 13,7 13,7 4,2 46,3 16 32,6 17,9 29,6 480 42 0,31 0,37 0,50 12,3 14,8 4,0 48 14,7 33,2 19,8 29,7 440 39 0,345 0,43 0,70 12,8 15,8 4,0 48 14,2 32,2 20,7 31,3 445 41 0,25 0,26 0,29 16 12,0 4,7 48 16 36 19,8 28,0 430 41 0,24 0,26 0,29 15,5 13,0 4,8 47 16,4 34 19,5 29,3 445 42 0,29 0,34 0,45 12,4 14,2 3,7 49 17 34,8 20,1 27,0 420 39 Введение «белкового» полимера в смеси с малоактивным т ехуглеродом менее эффективно (табл. 3.1.4) при этом смеси, содержащие модифиц ированный СКИ-3, характеризуются более высокой когезионной прочностью, у меньшением времени начала подвулканизации и времени достижения оптиму ма вулканизации, более высокой степенью сшивание по сравнению с резинам и на основе немодифированного СКИ-3 . Таблица 3.1.4 Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе СКИ -3, наполненных малоактивным техуглеродом П-803, и содержащих добавки СКИ-3 , м одифицированного белкозином . Состав 1 2 3 4 5 6 7 СКИ-3 СКИ-3 с белкозином, обр.15 СКИ-3 с белкозином, обр.17 100 - - 90 10 - 80 20 - 70 30 - 90 - 10 80 - 20 70 - 30 Условное напряжение пр и 100% удлинения резиновой смеси, МПа Условная прочность рез. смеси при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Подвулканизация при 120 о С,мин t 5 Вулканизационные хар-ки по Монсанто при 143 о С, М мин ----------------------------, t s , мин ----------------------------,М макс ----------------------------, t 90 , мин ---------------------,М макс -М мин Условное напряжение при 300% удлинения вулканизатов, МПа Условная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Эластичность по отскоку, % 0,127 0,33 333 36 8,3 9,5 42,4 20,5 34,1 13,5 23,3 495 58 0,150 0,71 182 30,5 7 7,7 45,5 16,5 38,5 14,0 21,8 430 60 0,146 0,52 200 28,7 8 6,7 44 15,2 36 14,1 23,4 480 61 0,166 0,66 290 27 8,6 6,7 43,5 17,0 34,9 14,2 21,7 460 57 0,112 0,26 150 32,5 6,5 7,5 43,6 17,5 37,1 14,2 21,7 465 56 0,133 0,32 180 32 7,5 7,7 41,8 17,5 34 12,9 19,7 455 56 0,164 0,62 275 31,5 9,0 7,2 43 16,2 34 13,6 21,2 485 57 Лучшим комплексом свойств обладают резиновые смеси и в улканизаты на основе комбинации СКИ-3 с модифицированным 8% белкозина пол иизопреном в соотношении (90-80): (10-20). 3.2. Модификация СПИ биологическими мембранами или их мод елями, методом обращенных мицелл. Анализ свойств, состава и строение каучуковых глобул натурального кауч ука (НК) позволяет рекомендовать следующие предварительные требования к биополимерам: – Для модификации СПИ биополимерами целесообразно использовать микр обные белки и фосфолипиды, являющиеся источником коимплекса липидов и б елков. – Микробные клетки, содержащие необходимые биополимеры в своих мембра нах должны быть разрушены механическим способом с помощью ультразвука или гидрофобизировать их с помощью детергентов. На основе комбинаций белков и фосфолипидов разработан принципиальный метод синтеза белков, обладающих повышенной гидрофобно стью. В качестве объектов исследования, при подборе белково-липидных фракций из промышленных дрожжей и других микробиологических источников были о тобраны с целью модификации СКИ – 3 для использования три фракции из про мышленных дрожжей (переданы ВНИИсинтезбелок) и один препарат белка из со лелюбивых бактерий Hal . Halobium , полученный в лаборатории кафед ры биотехнологии (таблица3.2.1) Таблица 3.2.1. Состав белково-липидных препаратов Наименование препарата Содержание экстрагируемого белка (по Бредфорд),% Содержание фосфолипидов (по Аллену-Бартлеру),% Соотношение бе лок:липид Дрожжи Фракция 1 18 18 1:1 Фракция 2 13 30 1:2 Фракция 3 10 25 1:2 Бак териородопсин из Hal . halobium 75 25 3:1 Нат уральный каучук RSS 1 0,05 100:5 Основным компонентом липидов из дрожжевых фракций является лецитин, ос новным компонентом липидов в препарате бактериородопсина – фосфатиди лглицерофосфат. Проведенные во ВНИИСК предварительные исследования показали перспект ивность таких комбинаций, хотя сам метод их синтеза нуждается в доработ ке. На основе промышленных продуктов биотехнологического производства : белков (белкозин, гаприн) и фосфолипидов (лецитин, кефалин , микрофобный ж ир) синтезирован ряд аддуктов и проведено их испытание в качестве модифи каторов каучука . Гидрофобизированные белки могут быть использованы на стадии дезактивации « живого » полимеризата СКИ – 3. Показано, что введен ие комбинации белкозин + микрофобный жир и малеиновый ангидрид в каучук, обеспечивает лучшую когезионную прочность и условное напряжение при 300%- ом удлинении нежели, чем введение в каучук, модифицированный сульфидом н атрия, однако при этом значительно снижается пластичность каучука посл е старения. Методика введе ния добавок в СКИ – 3 . Предложено проводить модификацию СКИ – 3 методом о бращенных мицелл с использованием фосфолипидов, пренолфосфатов и гидр офобных белков. С целью отработки методики введения и изучения роли отде льных компонентов латекса НК некаучуковой природы в формировании комп лекса нужных свойств была принята тактика проведения модельных опытов со строго стандартивированным составом и природой добавок. В качестве липидных компонентов были выбраны лецитин из яйца и микробны е лецитины (ВНИИсинтезбелок). В качестве белковых модификаторов были опробованы липидно-белковые фр акции микробного происхождения (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, н а базе липидов из промышленных дрожжей и белков микробиологического и ж ивотного происхождения Указанные препараты были введены в СКИ – 3 в разных соотношениях методом обращенных мицелл. Методика приготовления образцов. К 10 % раствору СКИ – 3 в СС l 4 до бавляют водно-органический раствор модификатора (до 10% объемных), встряхи вают. К полученной гомогенной смеси добавляют воду ( 40 – 50 о С ) в отношении 1:1 по объему и при энергичном пе ремешивании удаляют в вакууме растворители (температура в бане не выше 40 о С). Отделившийся каучук высушивают в вакууме менее 1 мм. рт. ст., периодически измельчая до постоянного веса пр и 20 – 30 о С и передают на испытания. Испытания свидетельствуют (таблица 3.2.2.), что лучшие результаты показали о бразцы, модифицированные смесью кератина и микрофобного лецитина в кол ичестве 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 серьез ного фракционирования белков микробного происхождения с целью снижени я содержания веществ, клеточной стенки и липидов в препаратах, и проведе ния затем более подробных исследований. Подводя итоги этой части работы можно предположительно утверждать, что модификация СКИ – 3 липидами и белками дает положительный эффект при со отношении гидрофобный белок-липид близком к таковому в натуральном кау чуке, и при введении около 1% модифицирующей добавки. В лабораторных условиях ВНИИСК, были также созданы, модифицированные СП И синтетическими аналогами белковых фрагментов, то есть соединениями, м оделирующими белок, т.е. имеющими функциональные группы СООН- и NH 2 -. (серия образцов ВП – 1 ) и биологическими соединениями ( серия образцов ВПБ ). Синтетический аналог ВМС – 1 химиче ски связывался с полимером СКИ – 3 Биологические соединения - различные фракции мембранн ых структур дрожжей и гидролизаты коллагена вводились в немодифициров анный 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 осно ве 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 х арактеристик по сравнению с СКИ – 3, при совместном содержании гидролиз ата коллагена в полимере в котором присутствовал детергент ПАВ 1019 (ВПБ-1/1) у величились условная прочность при растяжении и условное напряжение пр и 300% удлинении. При совместном введении клеточной фракции в полимер с при сутствием в нем сульфанола НП-3 и фосфалипида увеличилась условная прочн ость при растяжении, а условное напряжение при 300% удлинении практически н е изменилось. Следует отметить,что характеристическая вязкость модифи цированного СПИ (типа ВП – 1 и ВПБ) и исходного СКИ – 3 остается без изменен ия ( n = 4,2 ) . 3.3. Модификация белковыми соединениями СПИ путем иммобилизации их на пре дварительно активированную матрицу каучука СКИ – 3 , реакционно-способн ыми соединениями. Полученные ранее данные свидет ельствуют о том, что модификация может быть эффективной, если подавляюще е большинство макромолекул будут содержать белковые фрагменты, прочно связанные с цепью полимера. Серия модифицированных полиизопренов – ла бораторные и опытно- промышленные образцы. Модификация была осуществле на введением в СКИ – 3 на стадии полимеризации одной или двух полярных гр упп (карбокси ,- сульфо, - амино, - нитро и – нитрозо ) , комбинация белков и сое динений с полярными группами . В таблице 3.3.1. представлены данные о прсоединении белков к модифицированн ым различными способами СКИ – 3 по содержанию азота в каучуке. В зависимо сти от способа выделения показано, что наибольшей степенью модификации белками хярактеризуются каучуки модифицированные NaSO 3 и малеиновым ангидридом. При этом фосфолипидные белки характеризуются б ольшей степенью присоединения, чем белкозин. Следует отметить, что наибо лее эффективно использование спиртового способа выделения. Таблица 3.3.1. Содержание азота ( N ,% масс.) в образцах, модиф ицированных различными способами в сочетании с белками (введено по 0,6% мас с. N ) Способ выделения СКИ – 3 Сульфидированный СКИ – 3 – 03 Нитрозированный СКИ – 3 – 03 СКИ – 3 – 03 Содержащий карбоксильные группы Фосфолипидные белки спирт 0,37 0,50 0,39 0,48 водная дегазация 0,12 0,33 0,18 0,20 Белкозин водорастворимый спирт 0,35 0,32 0,13 0,48 водная дегазация 0,03 0,32 0,13 0,24 Были проведен ы исследования свойств, модифицированных СПИ в смесях с наполнителями р азличной активности. Таблица 3.3.2. содержит результаты определения пласто- эластических свойств модифицированных полиизопренов и резиновых смес ей на их основе ( при получении малого объема модифицированного СПИ эти п оказатели не определялись ) а также когезионные свойства смесей и физико -механические показатели вулканизатов, которые даны как процентное изм енение свойств от исходного немодифицированного СКИ – 3 ( который в кажд ой серии опытов был другим ). Полученные результаты показывают, что практически во всех случаях моди фикации, осуществляющийся введением соединений с различными полярными группами белков, значительно увеличивается когезионная прочность рез иновых смесей с активными наполнителями. Наибольшее увеличение когезионной прочности, отмечается в опытной пар тии СПИ с комбинацией малеинового ангидрида + нитрит натрия + белок. Реак ция взаимодействия каучука с МА представлена ниже . Напряжение вулканизатов при 300 % удлинения заметно пов ышается при введении комбинаций малеиновый ангидрид + нитрит натрия, мал еиновый ангидрид + нитрит натрия + белок, МА + белок Эти же вулканиз аты в основном обнаруживают и повышение сопротивления раздиру. (таблица 3.3.3.) Считать наиболее перспективным способом модификации прививк у белков через комбинацию полярных групп. Таблица 3.3.3. Физико-механические свойства смесей и вулканиза тов на основе каучука СКИ-3-03 (модификация нитритом натрия, малеиновым анг идридом и балкозином), полученного на Опытном заводе ВНИИСК Модификатор/показатели Белок+ N a NO 2 МА+белок МА+белок+ N а NO 2 Пластичность 0,33 0,32 0,30 Эластическое восстановление, мм 2,0 1,73 1,96 Условное удлинение при 300% удлинении резиновой смеси, Мпа 0,43 0,73 0,39 Условная прочность при растяжении резиновой смеси, Мпа 1,33 1,7 1,2 Условное напряжение при 300% удлинения вулканизатов, Мпа 14,6 18,2 16,7 Условная прочность при растяжении вулканизатов, МПа, при 23 о С 25,6 23,5 25,4 Условная прочность при растяжении вулканизатов, МП а, при 100 о С 18,1 14,6 16,0 Показано, что введение комбинации белкозин + микрофоб ный 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 значительн о снижается пластичность каучука после старения. (табл 3.3.4.). Таблица 3.3.4. Характеристика модифицированных СКИ – 3 . Модификаторы Пласти-чность каучука Эласти-ческ ое Восст. мм Свойства сырых наполненных смесей Содер-жание геля(в гексане) ,% ИСП Содер-жание Азота (серы) Ус ловное напряже-ние при 300% удлинении МПа Коге-зионная проч-ность МПа - 0,42 1,73 0,20 Не разорва-лся 20 87,5 - БЖ+ +МА 0,35 1,76 0,54 2,14 27,2 16,7 0,09 БЖ+су- льфид натрия 0,37 1,40 0,41 1,43 30,0 61,4 0,07 Обозначения: БЖ - комбинация белкозин – микробный жир МА – малеиновы й ангидрид 4. Выводы. 1. Показано, что все и сследованные способы модификации, СПИ белковыми компонентами, позволя ют получить синтетический полиизопрен с улучшенным комплексом свойств , приближающихся к уровню натурального каучука. 2. Установлено, что при введении на стадии выделения каучука гидрофобизированного белка, являющегося п родуктом переработки вторичного сырья мясомолочной, пищевой и фармаце втической промышленности, можно существенно улучшить свойства смесей на основе модифицированного таким образом каучука и является экологич ески и экономически перспективным способом модификации. 3. Показано, что коге зионная прочность смесей на основе СКИ – 3 в большей степени увеличивал ась в случае химической иммобилизации белков на полиизопрене, за счет ис пользования предварительной модификации реакционно-способными соеди нениями. 5. Список лите ратуры. 1. Возниковский А.П., Дмитриева И.П., Клюбин В.П. и др. //Международная к онференция по каучуку и резине. М . 1994. Т . 2. С . 499-506. 2. Та naka, Y. //Inter. Rubber Conf. Cobe. 1995. P. 27-30. 3. Со mpoz-Lopez E., Palacios J. //J. of Polymers Sciens. 1976. V. 14. 4. Golub U.A., Fugua P.S., Bhacea N.S. //J. of the Amer.Chem. Soc. 1962. V. 84. N 24. P. 4981-4982. 5. Baba, T., Allen, C.M. //Archs Biochem. Biophys. 1980. N 200. P. 474. 6. Allen, C.M., Keenan, M.O., Sack, J. //Archs Biochem. Biophys. 1976. V. 61. N 175. P . 236. 7. Натуральный каучук. Пер. с англ. //Под ред. А. Робертса. М.: Мир, 1990. Т.1. С. 82. 8. В патенте США № 4638028. 9. Евдокимова О.А., Шестаков А.С., Моис еев В.В. Некоторые особенности биогенеза натурального каучука: Тем. обзо р. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1993. С . 18. 10. Gorton, A.D.T., Pendle, T.D. //International. Rubber Conference. Kuala Lumpur. 1985. 11. Ho, C.C., Subramanian, A., Wong, W.,M. //In Proc. Int. Rubber. Conf. Kuala Lumpur. 1975. V. 2. P. 441. 12. Cockbain, E.G. //Rubb. Age. 1948. N 62. P. 649. 13. Pendle T.D. //Recent advances In Latex technology. Seminar Rarers. Hartfort, U.K. 1993. P. 49-56. 14. Director’ s Report //MRPRA, 55- the Anneal Report. 1993. P . 18-30. 15. Потапов Е.Э., Шершнёв В. А., Туторски й И.А., Евстратов Е.Ф. Каучук и резина , 1985, №8 38-42. 16. Микуленко Н. А. ,Полуэктова П. Е., Масагутова Л. В., Евстратов В.Ф., Каучук и резина,1986, №2 ,12. 17. Ленинджер А. Биохимия. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. 18. Баранец И.В., Новикова Г.Е., Марей А.И . физические и механические свойства новых эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтех им. 1978. С.25-30. 19. Марей А.И., Новикова Г.Е., Петрова Г.П . и др. //Каучук и резина. 1974. № 2. С. 5-7. 20. Новикова Г.Е., Смирнов. В.П, и др. Физ ические и механические свойства новых эластомеров. М . 1978. С . 18-25. 21. Lynen, F. //J. Rubber Res. Inst. Malaysia. 1969. V . 21. P . 389-406. 22. Алатонова О.Н., Быстрицкая Е.В., Кре йнес Т.И. и др. //Международная конференция по каучуку и резине. М.: 1994. Т. 5. С. 610-615. 23. Евстигнеева Р.Н., Химия липидов. М.: Химия. 1983. 24. Ленинджер А. Биохимия. Пер. с англ. М. : Мир, 1976.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Женская юбка - это флаг, за которым мужчина пойдёт куда угодно, особенно, если он высоко поднят.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, диплом по химии "Исследование способов введения белковых компонентов в синтетический полиизопрен", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru