УДК 544.726 Студ. М.О. Кратович, Ю.С. Ярутич, А.С. Маринич

УДК 544.726 Студ. М.О. Кратович, Ю.С. Ярутич, А.С. Маринич

(кафедра аналитической химии, БГТУ)

Одна из лабораторных работ курса «Физико-химические методы анализа» (ФХМА) заключается в косвенном потенциометрическом определении цинка и кобальта при совместном присутствии. Как известно цинк и кобальт обладают близкими физико-химическими свойствами. Поэтому прямое определение смеси этих катионов потенциметрическим титрованием не возможно. Поэтому в данной лабораторной работе используется процесс разделения этих ионов на анионите АН17. Для этого анионит переводят в хлоридную форму пропусканием раствора соляной кислоты. Одновременно к исходному раствору смеси цинка и кобальта добавляют соляную кислоту. При этом цинк образует комплексный анион, а кобальт так и остается катионом. Полученный раствор далее пропускают через колонку с анионитом, элюируя соляной кислотой. При этом цинк в виде анионного комплекса сорбируется на поверхности анионита, а кобальт проходит через колонку вместе с элюентом. Для выделения цинка через колонку пропускают дистиллированную воду. Разделенные таким образом цинк и кобальт далее титруют потенциометрически растворами K₃[Fe(CN)₆] (кобальт) и K₄[Fe(CN)₆] (цинк).

Для расширения возможностей лабораторного практикума по ФХМА нами проведено разделение ионов цинка и кобальта с использованием катионного обмена. Вначале катионит КУ-2 переводили в водородную форму, пропусканием раствора соляной кислоты. Через полученный катионит пропускали анализируемый раствор цинка и кобальта. Оба катиона сорбируются в колонке. Далее элюируют раствором гидроксида натрия. При этом цинк превращается в анионный комплекс (за счет амфотерности гидроксида цинка). Кобальт превращается в нерастворимый гидроксид кобальта, который остается на поверхности катионита. Цинк в виде анионного комплекса не сорбируется катионитом и собирается вместе с элюатом. Для выделения кобальта колонку с катионитом промывали раствором соляной кислоты. Определение цинка и кобальта проводили точно таким же способом, как и при анионном обмене.

Проанализировав полученные результаты можно указать следующее: определение ионов цинка и кобальта может быть осуществлено с использованием разделения на катионните с приемлемой для студенческой работы погрешностью; для разделения ионов цинка и кобальта с использованием катионного обмена затрачивается столько же времени, сколько и при использовании разделения на анионите. Таким образом, в результате нашей работы расширены возможности практикума по ФХМА без существенного увеличения количества реактивов и приборов.
УДК 576.32: 612.419 Магистрант Е. В. Кувырков

Научн. рук. научн. сотр. И. Н. Северин

(РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий)

доц. Н. А. Белясова

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)

ПРИМЕНЕНИЕ AB (IV) СЫВОРОТКИ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА В ТЕХНОЛОГИИ

ОСТЕОГЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

Создание клеточных трансплантатов для замещения дефектов костной ткани и их эффективное приживление у пациентов является актуальной проблемой регенеративной медицины. К настоящему времени остеогенные клетки человека в достаточных количествах с успехом получают из мезенхимальных стволовых клеток in vitro в присутствии остеогенных индукторов. В то же время в условиях in vivo эти индукторы не действуют [1]. Неотъемлемым компонентом остеоиндукционных сред является сыворотка, как источник факторов витальности эукариотических клеток. В подавляющем большинстве протоколов остеогенной индукции применяется эмбриональная телячья сыворотка. Однако в современной регенеративной медицине в последние несколько лет наметилась устойчивая тенденция к использованию сред без животных компонентов.

Цель исследования – определить возможность применения AB (IV) сыворотки крови человека в протоколе остеогенной индукции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека in vitro.

Выделение, экспансию и дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека проводили по стандартным протоколам. Контроль за остеогенной дифференцировкой осуществляли с использованием методов световой микроскопии, гистохимии (окрашивание по ван Косса и ализариновым красным) и количественной ОТ-ПЦР.

Культивирование мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека в течение 21 дня в остеоиндукционной среде в присутствии AB (IV) сыворотки крови человека приводит к дифференцировке клеток данного типа в остеогенном направлении, что подтверждается характерными для костной ткани морфологическими признаками, образованием оссификатов, повышением экспрессии генов щелочной фосфатазы и остеопонтина.

Ранее было описано свойство AB (IV) сыворотки крови человека поддерживать пролиферацию мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека in vitro [2], но не дифференцировку. Полученные данные указывают на принципиальную возможность использования AB (IV) сыворотки крови человека в протоколе остеогенной индукции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека. К тому же AB (IV) сыворотка крови человека может использоваться для усиления дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека in vitro в остеогенном направлении как менее иммуногенная альтернатива эмбриональной телячьей сыворотки.

Это дает основание рассматривать AB (IV) сыворотку крови человека в качестве эффективного компонента при создании клеточных трансплантатов для восстановительной терапии дефектов костной ткани.

ЛИТЕРАТУРА

1. Prediction of in vivo forming potency of bone marrow-derived human mesenchymal stem cells / P. Janicki [et al.] // European cells & materials. – 2011. – Vol. 21. – P. 488–507.

2. Использование АВ (IV) сыворотки крови человека в технологии получения мезенхимальных стволовых клеток костного мозга для клинического применения / C. И. Игнатенко c соавт. // Достижения медицинской науки Беларуси. – 2012. – Вып. 17. – С. 35–36.

Науч. рук. доц. Ж.С. Шашок

(кафедра технологии нефтехимического синтеза

и переработки полимерных материалов, БГТУ)

В связи с увеличением количества автотранспорта очень актуален вопрос переработки отработанного машинного масла. Автомобильное масло играет огромную роль в работе двигателя автомобиля, и проводить его замену необходимо на регулярной основе. Однако моторное масло, как продукт химического производства имеет огромный потенциал к загрязнению окружающей среды. В процессе эксплуатации происходит накопление продуктов окисления и примесей в масле, загрязнение, снижающие качество смазочного материала. Поскольку моторные масла являются очень ценным сырьем, отработанные масла собираются и подвергаются регенерации для его сохранения и дальнейшего использования [2].

Целью данной работы являлась сравнительная характеристика влияния продуктов переработки отработанного машинного масла, масла И-20 и масла ПН-6 на технологические свойства эластомерных композиций. Исследуемые пластификаторы производства ИООО «ДВЧ-Менеджмент» представляют из себя смесь углеводородов C₁₆–C₂₀ и производятся на базе отработанных масел (ТУ BY 690656219.003-2014). Процесс очистки масел включает в себя несколько стадий: удаление присадок путем физико-химической очистки, также производится отделение основной части эмульгированной воды; полное удаление воды и легколетучих фракций; фильтрация продукта.

В качестве объекта исследования использовалась ненаполненная резиновая смесь на основе бутадиен-стирольного каучука СКМС-30АРКМ-15. Исследуемые добавки вводились в эластомерную матрицу в дозировках 2,5;5,0; 7,5 и 10,0 масс. ч. на 100,0 масс. ч. каучука. Образцом сравнения являлась резиновая смесь, не содержащая пластификаторы.

Определение пласто-эластических свойств резиновых смесей проводилось на сдвиговом дисковом вискозиметре MV2000 в соответствии с ГОСТ 10722-84, а исследование кинетики вулканизации – на реометре ODR2000 согласно ГОСТ 12535-84.

На начальном этапе исследования определяли вязкость по Муни резиновых смесей. Анализ полученных результатов показал, что введение всех пластификаторов приводит к снижению до 17–56% вязкости по Муни композиций по сравнению с образцом, не содержащим данных пластификаторов. Исследуемые пластификаторы ДВЧ-1 и ДВЧ-2, по сравнению с маслом ПН-6 и маслом И-20, оказывают большее влияние на вязкость по Муни резиновых смесей. Так, вязкость по Муни резиновых смесей с добавлением 10,0 масс. ч. масел ПН-6 и И-20 составляет 18,1 и 16,7 усл. ед. Муни, а при введении ДВЧ-1 и ДВЧ-2, в той же дозировке, – 14,5 и 12,9 усл. ед. Муни соответственно.

Следующим этапом исследования было изучение кинетики вулканизации эластомерных композиций. Исследование кинетики вулканизации показало, что введение масел ПН-6, И-20 и исследуемого пластификатора ДВЧ-1 приводит к незначительному изменению времени достижения оптимальной степени вулканизации. Так, оптимальное время вулканизации резиновой смеси, не содержащей пластификаторов 31,12 мин., а при введении 2,5 масс. ч. ПН-6, И-20 и ДВЧ-1 – 30,56, 31,08 и 31,02 соответственно. В это же время при введении исследуемого пластификатора ДВЧ-2 наблюдается некоторое увеличение скорости вулканизации (на 12%).

ЛИТЕРАТУРА

1 Саркисов, О. Р. Экологическая безопасность и эколого-правовые проблемы в области загрязнения окружающей среды / О. Р. Саркисов. – М.: Юнити-Дана, 2012. – С. 125.

УДК 678.06 Студ. В. В. Литвинов

Науч. рук. доц. В. А. Седых

(кафедра химии и химической технологии органических соединений

и переработки полимеров, ВГУИТ, Воронеж, РФ)

Современные авианесущие корабли являются сложными инженерными сооружениями. При взлете и посадке необходимо погасить возникающие вибрации. С этой целью применяется широкий ассортимент эластичных амортизаторов на полимерной основе обладающих высокой морозостойкостью и атмосферостойкостью.

Целью работы являлось распознавание природы эластичного полимерного амортизатора применяемого в платформе «взлет-посадка» производимого за рубежом для последующего импортозамещения.

Пирометрические испытания образца изделия показали, что полимер горел с образованием белого дыма и налета. После извлечения из конуса пламени образец самозатухал и не плавился. Следовательно, мы имеем дело с реактопластом. При сжигании полимера в присутствии медной проволоки пламя неокрашивалось в зеленый цвет. Отсюда можно предположить, что это нехлорсодержащий полимер, а по-видимому, на основе кремнийорганического соединения.

Плотность полимера, определяемая гидростатическим методом, составила 1,14 г/см³.

Содержание золы после выжигания в муфельной печи достигала 55% масс.

С целью дальнейшего уточнение природы полимера образцы выдерживали в различных растворителях (табл. 1).

Таблица 1

Выявлена высокая степень набухания, в скипидаре указывающая на малую степень сшивки полимера, равная 248% масс.

Содержание экстрагированных веществ в образце подтвердило присутствие пластификаторов.

С целью более точной идентификации природы полимера образец подвергался физико-механическим испытаниям (табл. 2).

Таблица 2

Технические показатели полимерного амортизатора

Наименование показателей	Результаты испытания
	сред.	макс.	мин.
Твердость по Шору А, у.ед	35	35	35
Прочность при разрыве, МПа	5,2	5,8	4,5
Относительное удлинение при разрыве, %	580	600	543
Остаточное удлинение после разрыва, %	5,3	6,0	4,0

Установлена, что образцы характеризовались низкой твердостью по Шору А равной 35 ед, малой прочностью при разрыве 5,2 МПа при высоком относительном удлинении при разрыве (580 %).

Таким образом, амортизатор представлял собой пластифицированную силиконовую резину с низкими твердостью, степенью сшивки и наполнением аэросилом (11,3% масс. по расчету). Отечественными аналогами такой резиновой смеси являются шифры 14р-6, ИРТ 1265. Силиконовая резиновая смесь перерабатывается прессованием, а изготовителем является Казанский завод СК.

УДК 547.626 Магистр. Д. А. Литвинов, студ. А. С. Орёл

Науч. рук. зав. кафедрой С. Г. Михалёнок, проф. В. С. Безбородов

(кафедра органической химии, БГТУ)

Ранее нами был разработан достаточно эффективный метод синтеза 3-[4-(транс-4-этил­циклогексил)фенил]-6-аллилциклогекс-2-енона 1 [1]. Комбинация аллильного и циклогексенонового фрагментов в кетоне 1 позволила при кипячении данного соединения в изопропиловом спирте с иодом получить с выходом более 90% 2-(иодметил)-2,3-дигидро­бензофуран 2, который легко отщепляет галогеноводород при нагревании его со щелочью в изопропиловом спирте и превращается с выходом 95% в бензофуран 3.

При ароматизации кетона 1 в зависимости от условий проведения реакции возможно образование различных продуктов. Так, при взаимодействии циклогексенона 1 с пентахлоридом фосфора в кипящем бензоле в результате реакции образуется 3-аллил-2-хлорзамещенный бифенил 4. При проведении этой же реакции при комнатной температуре и последующей обработке реакционной смеси гидроксидом калия в кипящем спирте образуется 3-(2-метилвинил)-2-хлорбифенил 5.

Присутствие в соединениях 4, 5 ненасыщенного фрагмента позволяет синтезировать на их основе новые гетероциклические соединения с применением реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения нитрилоксидов по двойной связи. Замещенные метилбензофураны широко распространены в природе и находят применение в фармацевтической промышленности для получения противоопухолевых, противогрибковых, противовирусных препаратов, других биологически активных антагонистов, лигандов, предназначенных для лечения различных видов заболеваний.

Литература

1 Литвинов, Д.А. Получение аллилзамещенного циклогексенона и изучение реакции циклоприсоединения с ацетонитрилоксидом / Д.А. Литвинов, С.Г. Михалёнок, В.С. Безбородов // Сборник науч. работ 64-ой научно-технической конференции студентов и магистрантов. В 3-х ч. – Минск: БГТУ, 2013. – Ч. 2. – C. 16–18.

УДК 662.767:676.014.33 Студ. Д. А. Матвеев

Науч. рук. доц. А. И. Юсевич

(кафедра технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов)

НОВОЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ БИОТОПЛИВА ИЗ ПОЛИСАХАРИДОВ

В настоящее время из-за постоянно растущего потребления углеводородного топлива запасы углеводородных ископаемых постепенно истощаются. Мировых запасов нефти исходя из уровня добычи на конец 2013 года должно хватить лишь на ближайшие 53,3 года [1]. В связи с этим резко возрос интерес к альтернативным источникам энергии, одними из которых являются возобновляемые растительные материалы на основе полисахаридов: целлюлозная биомасса, целлюлозосодержащие отходы промышленности и сельского хозяйства.

Анализ состояния производства жидкого биотоплива из полисахаридов показывает, что данный вид сырья является одним из наиболее приемлемых в связи с его легкодоступностью и экологичностью.

В докладе рассмотрены технологии производства жидкого биотоплива из полисахаридов, представлен технико-экономический обзор термохимического производства биотоплива из целлюлозы.

Одним из перспективных компонентов автомобильных бензинов является 2-метилфуран, который может быть получен из фурфурола [2]. В свою очередь, получение фурфурола заключается в пропитке кислотой богатого полисахаридами сырья и в нагреве его до 160–170℃ паром и последующей продувке им в течение 2–3 часов. В этих условиях содержащиеся в сырье полисахариды гидролизуются до пентоз, которые далее в присутствии кислотных катализаторов превращаются в фурфурол. Последний, смешиваясь с водяным паром, удаляется в конденсационную систему. Конденсат содержит 3–4% фурфурола и 1–2% органических кислот. Товарный фурфурол выделяют ректификацией.

Гидрирование фурфурола осуществляют при температуре 210–250℃ в паровой фазе. В качестве катализатора применяют сплав меди, цинка и алюминия. Целевым продуктом реакции является 2-метилфуран (сильван). Выход составляет 88,6% от теоретически возможного. Полученный продукт имеет схожие с топливом свойства, поэтому может использоваться в смеси с бензином для стандартных транспортных средств.

В настоящее время в Республике Беларусь существуют незадействованные мощности гидролизного производства фурфурола в г. Бобруйск и г. Речица.

Во многих странах использование биотоплива как альтернативного источника энергии показало себя с наилучшей стороны: оно является экологически чистым и легкодоступным, его производство и применение способствует решению проблемы снижения выбросов углекислого газа, обусловленных сжиганием ископаемых топлив. Таким образом, в Республике Беларусь может быть налажено производство нового вида биотоплива из полисахаридов, что помимо экономии углеводородного сырья может послужить толчком к развитию местной гидролизной промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вести Экономика [Электронный ресурс] / Вести Экономика – Нефти во всем мире осталось всего на 53 года. Режим доступа: http://www.vestifinance.ru/articles/44907/print. – Дата доступа: 14.07.2014.

2. Yan, K. Selective hydrogenation of furfural and levulinic acid to biofuels on the ecofriendly Cu-Fe catalyst / K. Yan, A. Chen // Fuel / – 2014 – Vol. 115. – P. 101-108.

УДК 674.815 Соиск. А. В. Молчан, асп. Н. А. Сычева

Науч. рук. проф. Т. В. Соловьева

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

В настоящее время является актуальным расширение сырьевой базы для производства пеллет за счет использования в целом древесной биомассы хвойных и лиственных пород, что позволит снизить себестоимость продукции и минимизировать отходы производства. Определяющим фактором целесообразности вовлечения этих древесных ресурсов для производства пеллет является их довольно высокая теплотворная способность (низшая теплота сгорания) для опилок – 17–19 МДж/кг, верхушек и ветвей – 19–21 МДж/кг, коры – 19–23 МДж/кг.

Отечественные производители пеллет (гранул) выпускают продукцию в соответствии с СТБ 2027 «Гранулы древесные топливные», согласно которому определяющей характеристикой механической устойчивости пеллет является образование древесной пыли при их истирании. Механическая устойчивость характеризуется комплексом показателей – устойчивостью к сжатию, изгибу, вибрации.

Целью исследований является установление влияния различного содержания в композиции пеллет таких видов древесной биомассы, как кора, ветви и опилки на их механическую устойчивость.

Содержание коры, ветвей и опилок в композиции пеллет варьировали согласно симплекс-решетчатому плану Шеффе. Для каждого варианта композиционного состава пеллет определялся комплекс показателей, характеризующих их механическую устойчивость. Результаты эксперимента представлены на рисунке.

Предел прочности при сжатии, МПа

Предел прочности при изгибе, МПа

Рисунок – Влияние композиционного состава пеллет на их механическую устойчивость

Обобщенный анализ экспериментальных данных показал, что наибольший предел прочности при сжатии 9,8 МПа и предел прочности при изгибе 2,7 МПа образцов пеллет достигается при следующем соотношении компонентов древесной биомассы:опилок – 65%, коры – 25% и ветвей – 10%. При таком композиционном составе пеллет образование древесной пыли при их истирании составляет 0,6%.

Результаты исследований позволили судить о целесообразности комплексного использования различных отходов древесной биомассы в композиции пеллет с достижением их высокой механической устойчивости.

УДК 676.222:676.024.73 Асп. А. О. Новиков

Науч. рук. проф. Т. В. Соловьева

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

В настоящее время хлопковая целлюлоза находит все более широкое применение в качестве волокнистого полуфабриката в технологии специальных печатных видов бумаги, для которых предъявляются повышенные требования к показателю долговечности. Большая долговечность волокон хлопковой целлюлозы в сравнении с волокнами из хвойной и лиственной целлюлозы, объясняются некоторыми особенностями химического состава и морфологического строения [1]. Однако особенности строения хлопковой целлюлозы вызывают ряд технологических трудностей при производстве бумаги, связанных с удержанием наполнителя и его распределении в z-направлении бумаги. При этом необходимо обеспечить высокое содержание наполнителя в поверхностных слоях бумаги, что позволит существенно повысить ее оптические и печатные свойства без ухудшения физико-механических показателей качества.

В связи с этим на кафедре химической переработки древесины Белорусского технологического университета были проведены исследования по повышению эффективности удержания карбонатного наполнителя и его распределения в поверхностных слоях бумаги путем модифицирования.

В качестве модифицирующего агента для наполнителя (мраморного кальцита марки «Hydrocarb 40 UR») нами был использован катионный крахмал марки «Нi-Cat C 323 А». Модифицирование карбонатного наполнителя катионным крахмалом заключалось в достижении управляемого флокулирования дисперсии наполнителя и повышения ζ-потенциала его частиц. За счет этого увеличивается удержание наполнителя по структурно-фильтрационной и коллоидно-химической (электростатической) составляющим.

Для оценки распределения наполнителя в z-направлении получали сканограммы срезов бумаги с помощью электронного сканирующего микроскопа JSM 5610 LV (Япония), позволяющего выполнять элементный анализ поверхности образца. Фотографирование срезов бумаги выполняли при 500-кратном увеличении. Площадь изображения разбивали в
z-направлении на уровни и с помощью функции «Гистограмма» программного пакета Fotoshop CS 5 определяли долю пиксел изображения, соответствующих элементу Са и, соответственно, содержание наполнителя в сечении бумаги в этих уровнях.

Использование модифицированного мраморного кальцита при изготовлении бумаги, содержащей хлопковую целлюлозу, сопровождается преимущественным размещением частиц наполнителя в поверхностных слоях – суммарное относительное содержание наполнителя в лицевом и сеточном слоях составляет более 50 %, что благоприятно отражалось на печатных свойствах и механической прочности бумаги. При этом модифицирование мраморного кальцита позволило повысить его степень удержания в бумаге с 55,6 до 87,7 % . В тоже время включение в композиционный состав бумаги хлопковой целлюлозы способствует повышению ее термостойкости по показателям механической прочности на 12–18 %, по показателю белизны – на 8%. Этим подтверждается повышенная долговечность бумаги, изготовленной с применением хлопковой целлюлозы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / редкол.: П. Осипов [и др.]. – Санкт-Петербург: Политехника, 2002–2006. – Т. 2: Производство бумаги и картона. Ч. 1: Технология производства и обработки бумаги и картона / В. Комаров [и др.]. –2005. – 423 с.

УДК 630.187.1:630.425 Магистр. П.В.Ноздрин

Науч. рук. доц. С.А.Ламоткин

(кафедра физико-химических методов сертификации продукции, БГТУ)

Разработка нового вида шампуня с добавлением эфирного масла пихты

Косметика представляет собой обширный набор средств по уходу за кожей и волосами, применяемых с целью улучшения внешности человека. Из широко разнообразия косметических средств значительный интерес представляет группа средств по уходу за волосами, в частности, – шампуни. Высокий спрос на данное средства по уходу за волосами способствует расширению ассортиментного перечня шампуней. Перспективным направлением является разработка шампуней с добавлением натуральных ингредиентов. Это обусловлено широким разнообразием и лечебно-профилактическими свойствами таких компонентов.

Целью работы являлось разработка рецептурного состава отдушки на основе синтетических душистых веществ с добавлением эфирного масла пихты, которая бы в сочетании с пеномоющей основой, была приемлема для потребителя.

В лабораторных условиях были получены 6 образцов шампуней с добавлением экспериментально разработанных пихтовых отдушек. Первый образец представляет собой пеномоющую основу без добавления отдушки и выбран в качестве объекта исследования как «базовый». Состав второго образца представляет собой пеномоющую основу с добавлением эфирного масла пихты. Третий образец выступал в качестве эталона и представляет собой вариант пихтового шампуня с добавлением широко применяемой хвойной отдушки «Гальбор». Образцы шампуней четыре, пять и шесть – это образцы, приготовленные с добавлением разработанных отдушек. В качестве основного компонента для разработки новых хвойных отдушек «Пихта 1», «Пихта 2» и «Пихта 3» использовали эфирное масло пихты (20%) и синтетические душистые вещества.

Первоначально была приготовлена пеномоющая основа шампуня. Далее в раствор добавили 22 г диэтаноламидов кислот кокосового масла и 3 г консерванта и также подвергли механическому воздействию до получения однородного раствора. На заключительном этапе были приготовлены образцы (200 г) шампуней из полученной пеномоющей основы с добавлением соответствующих отдушек. Для этого в 200 г основы, добавили в по 0,4 г отдушки, 0,2 г лимонной кислоты, 4–5 к. красителя и 4 г поваренной соли. Для подтверждения качества и безопасности новых видов шампуней были проведены физико-химические испытания. Определение водородного показателя рН проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 29188.2 «Изделия косметические. Метод определения водородного показателя рН», Массовая доля хлоридов в шампунях определяется в соответствии с требованиями ГОСТ 26878 «Шампуни для ухода за волосами и для ванн. Метод определения хлоридов», Определение пенообразующей способности шампуней проводится в соответствии с ГОСТ 22567.1 «Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности». Для всех образцов значения показателей находились в заданных диапазонах.

Потребительская оценка разработанных образцов шампуней проводилась органолептическим методом в соответствии с требованиями ГОСТ 29188.0.

Образцы шампуней с добавлением эфирного масла пихты (шампунь 2) и эфирного масла пихты и отдушки «Гальбор» (шампунь 3) использовались в качестве эталонных. Шампунь 2 позволил потребителю сравнить его натуральный аромат с ароматами разработанных образцов. А шампунь 3 выступал в качестве эталонного шампуня с хвойной отдушкой.

Как показали результаты опроса потребителей, 60 % потребителей предпочли образец с добавлением отдушки «Пихта 1». Образец с добавлением отдушки «Пихта 2» выбрали 33,3 % оценщиков, а шампунь с добавлением отдушки «Пихта 3» предпочли 46,7 %. То есть, из трех предложенных вариантов шампуней, наиболее предпочтительным оказался шампунь с добавлением отдушки «Пихта 1». Потребители в этом образце оценили наибольшими баллами ароматы свежей, водной и зеленой нот.

УДК 546.22:678

Студ. В.В. Островерхов, Т.А. Зубец Науч. рук. доц. А.И. Юсевич (кафедра технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов, БГТУ)

ПОЛУЧЕНИЕ СОПОЛИМЕРНОЙ СЕРЫ ДЛЯ ВУЛКАНИЗАЦИИ КАУЧУКОВ

Основой автомобильных покрышек является резина. Состав такой резины очень сложен, так как она должна обеспечивать высокие прочностные и износостойкие характеристики шины. Для изготовления резин применяются натуральные или синтетические каучуки с различными добавками.

Одним из важнейших компонентов в приготовлении резины является сера, которая используется в процессе вулканизации каучуков. Это процесс сшивки молекул каучука в единую пространственную сетку, который повышает прочностные характеристики резины, её твёрдость и эластичность, при этом снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.

Однако использование серы связано с некоторыми трудностями. Например, возникают сложности при диспергировании серы в каучуке, что впоследствии влияет на прочностные характеристики вулканизатов. Также недостатком применения кристаллической серы является то, что при хранении вулканизатов происходит выцветание серы на поверхности, т.е. ее выделение, что требует дополнительных затрат по ее удалению. Тем не менее кристаллическая сера широко используется, в том числе на ОАО «Белшина» из-за низкой стоимости данного вулканизующего агента.

Решением указанных выше проблем является применение полимерной серы и ее сополимеров с непредельными соединениями, такими как стирол, лимонен, хлоропрен [1], что позволяет также повысить прочностные характеристики вулканизатов и увеличить длительность их хранения. Большое внимание уделяется также поиску наиболее эффективных стабилизаторов полимерной серы, в качестве которых могут использовать галогены и их производные.

Наибольшую активность в области создания технологии и внедрения полимерной серы проявляют фирмы «Stauffer Chem. Co. » (США) и «Kali-Chemie AG» (Германия), которые обладают абсолютным большинством патентов и являются по сути единоличными держателями мирового рынка полимерной серы. Несколько уступает этим компаниям английская корпорация «Monsanto Chem. Ltd.». Полимерную серу эти фирмы выпускают под несколькими торговыми марками, среди которых наиболее известны «Manox» и «Krystex».

В России и странах бывшего СССР какие-либо серьезные научные и практические разработки по данной тематике отсутствовали до последнего времени, но сегодня ряд компаний-производителей автомобильных покрышек на территории Евразийского экономического союза заинтересованы в создании собственных технологий получения полимерной серы.

Анализ литературных данных и собственные исследования авторов показали, что использование добавок стирола, малеинового ангидрида и дициклопентадиена в определенных соотношениях позволяет увеличить выход и стабильность полимерной серы, которая склонна к реверсии в ромбическую серу в отсутствии стабилизирующих добавок. При определённых соотношениях компонентов характеристики получаемой сополимерной серы не уступают сере «Krystex», но затраты на ее производство значительно ниже, чем на приобретение зарубежного аналога. Таким образом, использование такой серы позволит повысить качество автомобильных шин отечественного производства, что положительно скажется на рентабельности производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беленький, Л.И. Получение и свойства органических соединений серы / Л.И. Беленький [и др.]; под общ. ред. В.А. Альфонсова. – М.: Химия, 1998. – 560 с.

УДК 547.661 Студ. В.В. Островерхов, К.И. Трусов

Науч. рук. зав. каф. С. Г. Михалёнок,

(кафедра органической химии, БГТУ)

4-Алкоксизамещенные ацетофеноны получают ацетилированием алкиловых эфиров фенола с хлористым ацетилом, или уксусным ангидридом или кетеном в присутствии характерных катализаторов реакции Фриделя Крафтса: хлорида алюминия, хлорида цинка, трифторида бора и его комплексов минеральных кислот, таких как фосфорная, серная, хлорная [1–3]. В связи с тем, что применение упомянутых кислот Льюиса, чувствительных к гидролизу, в качестве катализаторов предъявляет требования к обезвоживанию реакционной среды и сопровождается выделением летучих галогенводородов, нами для синтеза алкоксизамещенных ацетилфенолов была использована конденсация анизола 1a и фенетола 1b с уксусным ангидридом в присутствии 60% хлорной кислоты.

Мы предложили вероятную схему образования побочных кристаллических веществ и их структуру, допустив, что на начальном этапе реакции возможно взаимодействие уксусного ангидрида с 2 молями алкоксибензолов 1a,b, реакционная способность, которых повышена за счет присутствия электронодонорных алкоксигрупп. При этом не исключается возможность самоконденсации образующихся ацетофенонов в условиях кислотного катализа.

Для снижения выхода указанных побочных веществ мы скорректировали методику проведения синтеза, изменив порядок смешения реагентов: к уксусному ангидриду при охлаждении добавляли каталитическое количество кислоты, после чего постепенно прибавляли алкоксибензол. Это позволило снизить количество образующихся побочных продуктов и упростить выделение целевых веществ.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Дорофеенко, Г. Н. п-Метоксиацетофенон / Г.Н. Дорофеенко, Л.В. Полищук // В Сб. Методы получения химических реактивов и препаратов. – Выпуск 2. – М.: ИРЕА, 1961. – С. 40.

2. Adams, J .T. The Acylation of Ketones with Aliphatic Anhydrides by Means of Boron Trifluoride. Synthesis of β-Diketones / J .T. Adams, C. R. Hauser // J. Am. Chem. Soc. – 1945. – Vol. 67, № 2. – P. 284–286.

3. Noller, C. R. The Use of Aliphatic Acid Anhydrides in the Preparation of Ketones by the Friedel and Crafts Reaction / C. R. Noller, R. Adams // J. Am. Chem. Soc. – 1924. – Vol. 46, № 8. – P. 1889–1896.

УДК 676.01:532.135 Студ. А.К. Павлович

Научн.рук. старший преподаватель В.В. Горжанов,

старший преподаватель Дубоделова Е.В.

(кафедра физико-химических методов сертификации продукции, БГТУ)

Влияние вида волокнистого полуфабриката на стойкость

к старению целлюлозосодержащих композиционных

материалов

При длительном хранении бумаги для печати происходит необратимое самопроизвольное изменение ее свойств, особенно механической прочности и цвета [1]. Известно, что скорость старения бумаги зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются: световые условия среды; температурно-влажностные условия среды; химический состав среды; биологический фактор; состав материалов документа [2].

В рамках исследования были поставлены цели: изучить закономерности изменения показателей механической прочности, оптических характеристик и структуры целлюлозосодержащих композиционных материалов в процессе их искусственного старения, обосновать выбор волокнистых полуфабрикатов, использование которых позволит повысить долговечность бумаги, изготовить и испытать в лабораторных условиях образцы целлюлозосодержащих композиционных материалов. Для этого в лабораторных условиях кафедры физико-химических методов сертификации продукции, а также испытательной бумажной лаборатории кафедры химической переработки древесины был реализован соответствующий эксперимент.

При проведении эксперимента были использованы 3 вида бумаги: бумага на основе хлопковой, хвойной и лиственной целлюлозы. Испытания бумаги по основным показателям качества проводились до старения, в течение старения, а также после ведения процесса в течение стандартизированных 24 часов. Температура старения была неизменной и составляла 150 °С.

Установлены закономерности изменения механических и оптических показателей бумаги на различных этапах процесса старения. Установлено, что значительное влияние процесс старения оказывает на поглощение энергии при разрыве: по истечении 24 часов он снизился на 42–56 % для всех видов бумаги. Характер изменения показателей для всех видов бумаги скачкообразный, однако, следует заметить, что значительное снижение происходит уже на начальных этапах процесса старения – в интервале от 4 до 12 часов.

В качестве волокнистых полуфабрикатов, повышающих долговечность бумаги для печати целесообразно использовать композицию, состоящую из хвойной целлюлозы, обеспечивающей высокий уровень механической прочности получаемой бумаги, и хлопковой целлюлозы, позволяющей в виду особенностей свойств повысить ее сопротивляемость термоокислительной деструкции. Это подтверждается изменением механических и оптических характеристик образцов бумаги до и после старения, изготовленных из отдельных видов полуфабрикатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Труды Лаборатории консервации и реставрации документов Санкт-Петербургского филиала Архива РАН. Выпуск I. Хранение и реставрация документов: методические рекомендации. Под ред. К. И. Андреевой и Н. П. Копаневой. СПб., 2008. – 34 с.
   
2. 
   Евтюхов, С.А. Долговечность бумаги для печати. Факторы, закономерности и механизмы старения бумаги / С. А. Евтюхов, Е.Г. Смирнова, Г.А. Пазухина. – Издательство: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011г.   136 С.
   

Науч. рук. ст. преп. А. П. Райский

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)

ВЫДЕЛЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПРОБИОТИКОВ

В организме каждого человека находится около 2 двух килограмм микроорганизмов, при этом основная доля приходится на бактерии. Между аутофлорой людей и экзогенным микробным миром региона, в котором они проживают, эволюционно сформировались определенные компромиссные отношения, которые в нормо-физиологических условиях позволяют предупредить агрессивное воздействие на организм человека экзогенных потенциальных патогенов [1]. Именно поэтому важно создание и широкое внедрение в медицину высококачественных пробиотиков на основе белорусских биовариантов физиологической микрофлоры, родственных для биоценозов жителей Беларуси.

Как показал анализ литературы, чаще всего пробиотиками являются молочнокислые бактерии [2]. Встречаются такие бактерии на наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб; на поверхностях растений (листьях, фруктах, овощах, зёрнах), в том числе и на хвое; в молоке и молочных продуктах. Принимая во внимание вышесказанное, в качестве источника выделения потенциальных пробиотиков была выбрана хвоя ели. В ходе исследования было проанализировано 11 различных образцов хвои елей, произрастающих на территории Минска и Минской области. Получение штаммов проводилось двумя путями: на среде без антибиотика (штаммы Е1а – Е7х) и на среде с антибиотиком канамицином для увеличения доли антибиотикоустойчивых штаммов (штаммы А1а – А4б).

Для определения видовой принадлежности выделенных бактерий исследовали морфологические особенности клеток при помощи световой микроскопии. Оказалось, что 19 изолятов представлены кокками, формирующими при росте в жидкой среде скопления одного типа – короткие цепочки, 3 изолята формировали скопления типа «виноградные гроздья», в дальнейших исследованиях данные штаммы не участвовали. Клетки всех 19 штаммов окрашиваются по Граму положительно. Оптимум роста бактерий составляет 42ºC; по отношению к молекулярному кислороду изоляты относятся к группе факультативных анаэробов; способны сквашивать восстановленное молоко в течение 1-3 суток. Идентификацию изолятов до рода провели методом фаготипирования, используя фаголизаты лактофагов (штаммов G7, K1, E7) и энтерококкофагов (штаммов S2, An1) из коллекции кафедры биотехнологии и биоэкологии. Все выделенные изоляты оказались чувствительными к фагам энтерококков, что дает основание отнести данные штаммы к роду Enteroccocus.

Одним из основных требований к микроорганизмам, которые, служат основой пробиотиков, является высокая антагонистическая активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам [3]. Поэтому дальнейший отбор штаммов будет проводиться на основании исследования уровня их антагонистической активности и спектра антибиотикоустойчивости. Так же видится перспективным оценить антагонистическую активность выделенных нами пробиотических микроорганизнов в условиях межмикробных отношений с отечественными пробиотическими штаммами для оценки возможности создания нового мультипробиотика.

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Янковский, Д. С. Микрофлора и здоровье человека / Д. С. Янковский, Г. С. Дымент. – К. : ТОВ «Червона Рута Турс», 2008. – 552 c.
   
2. 
   Mozzi, F. Biotechnology of Lactic Acid Bacteria. Novel Aplications. / F. Mozzi, Raul R. Raya; Ed. by F. Mozzi. –Willey-Blackuell, 2010 – 393 p.
   
3. 
   Gasson, M. Genetics and Biotechnology of Lactic Acid Bacteria. / M. Gasson, W. De Vos; Ed. by Springer Verlag. –Springer Verlag, 2013 – 309 p.
   

Науч. рук. зав. каф. Н.Р. Прокопчук

(кафедра технологии нефтехимического синтеза

и переработки полимерных материалов, БГТУ)

Хитозан – производное хитина, аморфно-кристаллический биополимер. Натуральный хитозан в природе обнаружен только у маток термитов (в брюшной стенке) и у грибов зигомицетов (перегородках клеток). В связи с этим хитозан производят из хитина, который довольно широко распространен и возобновляем, а так же из грибов, которые для этого специально выращивают. Хитозан – промышленно выпускаемый полимер, обладающий ранозаживляющим действием, бактерицидной активностью, нетоксичен, биосовместим, биодеградируем [1–2]. Основными направлениями его применения являются изготовление продуктов питания, кормов для животных, а так же косметология и медицина. Особый интерес для медиков представляют материалы из хитозана полученные методом электроформования [3–4].

Электроформование – сухой бесфильерный метод, в котором деформация исходного полимерного раствора, последующий транспорт отверждаемых при испарении растворителя волокон и формирование волокнистого слоя осуществляется исключительно электрическими силами и в едином рабочем пространстве [5].

В Республике Беларусь на ОАО «Завод горного воска» имеется электроформовочная установка NS LAB 500S производства фирмы «ELMARCO» (Чешская Республика). Данная установка позволяет получать широкий спектр нановолоконных материалов, в том числе и из растворов хитозана.

Целью данного исследования было определение влияния концентрации хитозана в формовочном растворе на структуру образующихся нановолокон. Растворителем служила 70%-ная уксусная кислота. Для приготовления раствора использовался хитозан производства ЗАО «Биопрогресс» с молекулярной массой 200 кДа. Диапазон концентраций хитозана в формовочном растворе составлял 1,5–3,5% масс. с шагом 0,4%. Структура и равномерность полученных нановолоконных покрытий исследовалась с применением сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-5610 LV.

На основании полученных данных выявлено, что при минимальных концентрациях хитозана в формовочном растворе не наблюдается образование равномерного покрытия из нановолокон. Выявлено также, что превышение оптимальной концентрации приводит к появлению дефектов нановолокон в виде капель и веретенообразных утолщений на волокнах.

В настоящее время производится оптимизация состава формовочного раствора с целью получения нановолоконного покрытия определённой плотности. Полученные данные используются для разработки технологии получения кровоостанавливающих и ранозаживляющих перевязочных материалов медицинского назначения с целью организации их производства на ОАО «Завод горного воска».

ЛИТЕРАТУРА

1. Скрябина, К.Г. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. – М.: Наука, 2002. – 368 с.

2. Riccardo, A.A. Chitin and chitosans for the repair of wounded skin, nerve, cartilage and bone / А.А. Riccardo // Carbohydrate Polymers. – 2009. – Vol. 76. – P. 167-182.

3. Anitha, A. Chitin and chitosan in selected biomedical applications / A. Anitha et al. // Progpolymsci – 2014 Vol. 39 –P. 1644-1667.

4. Xie Z.Dual Growth factor releasing multi-functional nanofibers for wound healing / Z. Xie et al. // ActaBiomaterialia – 2013. – Vol. 9. – P. 9351–9359.

5. Филатов, Ю.Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс) // Под редакцией В.Н. Киринченко. – М.: ГНЦ РФ НИФХИ им. Л.Я. Карпова, 2001. – 215 с.

УДК 678.43 Студ. В.А. Ромейко

Научн.рук. проф. Э.Т. Крутко

(кафедра технологии нефтехимического синтеза

и переработки полимерных материалов, БГТУ)

Пути создания биоразлагаемых материалов

на основе полиэтилена

Высокие темпы роста производства и использования упаковочных полимерных материалов стали причиной возникновения относительно новой проблемы уничтожения и утилизации полимерных отходов. Во всем мире ученые, работающие с упаковочными материалами, находятся в постоянном поиске новых способов сокращения объемов полимерных отходов, безмерно загрязняющих окружающую среду. Полимерная упаковка пищевых продуктов после целевого использования собирается на свалках и составляет 10–12 % всех отходов, из которых 38 % полиэтилен (ПЭ), 15 % поливинилхлорид, 8 % полипропилен и 39 % другие пластики. Сроки разложения полимерных материалов в естественных условиях составляют от 20 до 300 лет в зависимости от типа и размеров отходов.

Радикальное решение этой проблемы с точки зрения экологической безопасности и экономической выгоды видится в создании композиций из синтетических материалов с добавлением биоразлагаемых полимеров. Полимерные композиции, полученные при смешении полимеров, приобретают новые свойства, не присущие индивидуальным полимерам. Но большинство пар полимеров не совместимы и характеризуются двухфазной структурой. Слабые физико-химические взаимодействия между фазами смеси обычно являются причиной низких технологических и эксплуатационных свойств. Достаточно остро стоит проблема утилизации полиэтилена. Выбор в качестве полимера именно полиэтилена обусловлен его широким использованием в качестве упаковочного материала и наличием его производства в Республике, что является важным экономическим аспектом.

Первый фоторазлагаемый полимер этилена и диоксида углерода был синтезирован фирмой Du Pont в 1950 г. В 1972 в США разработали способ получения биоразлагаемого полиэтилена с добавкой крахмала. На его основе было организованно серийное производство компостированной мешочной тары. Но крахмал плохо совмещается с неполярным полиэтиленом. Поэтому современные исследования по улучшению сродства синтетического и природного полимеров проводятся в двух направлениях:

• 
  Получение смесей крахмала с сополимерами этилена
  
• 
  Модифицирование крахмалов с целью повышения их совместимости с полиэтиленом (ПЭ)
  

Для ускорения фото­- и биоразлажения ПЭ в него вводят пульпу целлюлозы, алкил кетоны.

В настоящее время разработаны способы модификации ПЭ отходами мукомольно-крупяных и крахмала-паточных предприятий. Это позволяет обеспечить высокую способность ПЭ к биоразлажению с одновременным снижением стоимости упаковочных материалов и улучшением их качества.

ЛИТЕРАТУРА

1.Агзамов, Р.З. О биологической деградации полимерных композиций на основе полиэтилена / Р.З. Агзамов, Д.В. Руссков, Т.Т. Минь, А.С. Сироткин, Р.Р. Спиридонова // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. –№18. – С.155-159.

2.Минь, Т.Т. Влияние полиамида-6 на свойства композиций полиэтилена высокого давления / Т.Т. Минь, Д.Р. Хусаинова, Р.Р. Спиридонова // Сборник материалов I Международной научно-практической конференции «Технические науки основа современной инновационной системы». – Йошкар-Ола, 2012. – С. 61.