Klimatická komora používaná pro kopolymeraci proteinů a monomerů
Povrchově aktivní látky používané ke snížení hydrofilnosti materiálů na bázi proteinů
Konstantní klimatická komora Memmert HPP110 s pokročilou Peltierovou technologií byla použita při výzkumu nové techniky pro přeměnu proteinů na plasty. Americká studie se zabývala kopolymerizací proteinů a monomerů a přišla s novým přístupem ke snížení hydrofilnosti materiálů na bázi proteinů pomocí povrchově aktivních látek jako změkčovadel a kompatibilizérů.
Použití povrchově aktivních látek jako změkčovadel a kompatibilizátorů ke snížení hydroplastičnosti materiálů na bázi proteinů.
O čem celý výzkum je – Plastové aplikace využívající proteiny
Bílkoviny se hojně vyskytují ve zdrojích biomasy, jako jsou zemědělské a lesnické suroviny, vedlejší zemědělské produkty rostlinného a živočišného původu a komunální odpad. Jejich schopnost tvořit spojité matrice a vysoké množství reaktivních funkčních skupin, které lze chemicky modifikovat, je činí vhodnými pro širokou škálu potenciálních použití v plastových aplikacích. Je však známo, že bez modifikace nebo změkčovadel jsou proteiny příliš křehké, aby se s nimi dalo manipulovat a aby se tvořily. Plastifikace, běžně používaná strategie, která zvyšuje zpracovatelnost materiálů na bázi proteinů a umožňuje jejich tepelné tvarování, se používá ke snížení skelných přechodů nebo teplot měknutí proteinů narušením interakcí polymer-polymer a zvýšením volného objemu proteinových řetězců.
Přeměna proteinů na plasty
Částečně obnovitelné materiály z bílkovin
Tato práce zkoumá přístup ke snížení hydrofilnosti materiálů na bázi proteinů kovalentním připojením proteinů k hydrofobním polymerním řetězcům za použití izolátu syrovátkového proteinu (WPI) jako modelového proteinu. Syntéza materiálu vyžaduje smíchání mezi nekompatibilním proteinem a ve vodě nerozpustnými vinylovými monomery, čehož je dosaženo použitím iontové povrchově aktivní látky jako kompatibilizátoru. Surfaktant volby, benzalkoniumchlorid (BAC), má nízkou teplotu tání a je schopen změkčit protein. Dvojí role povrchově aktivní látky jako kompatibilizátoru i změkčovadla kriticky umožňuje bezrozpouštědlovou polymeraci v tavenině kopolymerů na bázi proteinů a přípravu tvarovatelných termosetů. Tato syntetická strategie umožňuje přípravu částečně obnovitelných materiálů obsahujících domény zpevňující proteiny za použití průmyslově relevantních procesů a může být v budoucnu potenciálně rozšířena o začlenění vinylových monomerů nebo pryžových polymerních segmentů odvozených z biomasy pro výrobu plně bioplastů.
Materiály a metody
Výzkumná práce pojednává o použití různých chemických sloučenin ve výrobním procesu. n-Butylakrylát, poly(ethylenglykol)methyletherakrylát, azobis (isobutyronitril), butandioldiakrylát, anhydrid kyseliny methakrylové, terc-butylperoxyacetát a benzalkoniumchlorid byly všechny získávány od renomovaných dodavatelů.
Memmertova role – HPP110 s pokročilou Peltierovou technologií
Kopolymerace proteinů a monomerů
Proces zahrnoval řadu různých kroků. S potěšením jsme si ve studii přečetli, že jedna z našich vysoce kvalitních komor s konstantním klimatem hrála v procesu zásadní roli. Memmert HPP110 byl použit při kopolymeraci proteinů a monomerů.
Memmertova konstantní klimatická komora HPP110 s pokročilou Peltierovou technologií byla implementována pro ekvilibraci vzorků při různých podmínkách relativní vlhkosti po dobu alespoň 72 hodin před mechanickou charakterizací. Hydrofobní a hydrofilní kopolymery byly připraveny přidáním n-butylakrylátu nebo poly(ethylenglykol)methyletherakrylátu ke komplexům protein-surfaktant, polymerací směsi pod tlakem a ochlazením na teplotu místnosti. Byla také připravena kontrola zesítěného poly(butylakrylátu).
Závěr a zjištění
Článek popisuje techniku výroby proteinových kopolymerů za použití povrchově aktivních látek jako změkčovadel a kompatibilizátorů. Povrchově aktivní látky umožňují smíchání proteinů s monomery různých polarit a rozšiřují rozsah materiálových vlastností pro kopolymery na bázi proteinů. Tyto kopolymery lze tvarovat za tepla a polymerovat v tavenině, což je užitečné pro průmyslové procesy, jako je vstřikování a vyfukování. Materiály byly připraveny nejprve spojením syrovátkového proteinu s kationtovým povrchově aktivním činidlem a poté smícháním s hydrofobním monomerem n-butylakrylátem. Kopolymery mají nižší tuhost, ale vyšší tažnost při přetržení, konečnou pevnost v tahu a vyšší úroveň robustnosti než nezesíťované směsi.
Přítomnost tuhých proteinových a flexibilních polyakrylátových domén je rozhodující pro mechanické vlastnosti. Kopolymery mohou být mikrofázově separovány, ale nemají uspořádané mikrostruktury. Kopolymery vyrobené s hydrofilními monomery mají podobnou absorpci vlhkosti, když jsou vysušeny, ale absorbují více vody při vyšších vlhkostech. Komplexy protein-surfaktant představují důležitou technologii pro bezrozpouštědlové zpracování proteinové biomasy na hydrofobní polymery, ale problémy přetrvávají s řízením účinků vlhkosti na proteinové domény.
Konstantní klimatická komora Memmert HPPeco s pokročilou Peltierovou technologií
Komora Memmert s konstantním klimatem HPPeco s pokročilou Peltierovou technologií je navržena tak, aby poskytovala stabilní a kontrolované prostředí pro širokou škálu aplikací včetně testování materiálů, výzkumu a kontroly kvality. Komora má přesné ovládání teploty a vlhkosti, velký vnitřní objem a snadno použitelné digitální ovládání. Zahrnuje také vestavěné světlo a záznamník dat pro zajištění přesných a konzistentních výsledků. Peltierova komora s konstantním klimatem Memmert také nabízí řadu možností včetně automatického otevírání dveří a více polic pro umístění vzorků. Komora je vyrobena z vysoce kvalitních materiálů pro zajištění dlouhodobého výkonu a odolnosti. Je k dispozici v různých velikostech a teplotních rozmezích.
