Optimalizace přípravy tenkých hydrogelových folií na bázi biokompatibilních polymerů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předložená diplomová práce se zabývá optimalizací přípravy tenkých hydrogelových filmů na bázi polyvinylalkoholu (PVA) s možností inkorporování vhodných aditiv (polyelektrolyty, plastifikátory apod.) do struktury připraveného filmu pro modifikaci vlastností. Jako polyelektrolyty byly využity DEAE-Dextran hydrochlorid a kyselina polyglutamová (PGA). Na takto upravených fóliích byla provedena základní charakterizace a jejich vlastnosti byly následně porovnávány s čistými PVA filmy. Filmy byly charakterizovány pomocí tloušťky, schopnosti botnání, bariérových vlastností, mechanických vlastností v tahu, specifického povrchu, antimikrobiálních testů a také termogravimetrické analýzy. Schopnost botnání PVA/PGA filmů byla velmi vysoká, což může být nevýhoda pro jejich využití v obalovém průmyslu. Botnáním se zvyšuje podíl vody v matrici PVA filmu, čímž se podmiňuje vyšší růst mikroorganismů, který vede k jeho degradaci. Rychlost prostupu vodní páry byla výrazně ovlivněna přídavkem plastifikátoru. Malý specifický povrch filmů indikuje hladký povrch, který podporuje dobré bariérové vlastnosti. Poměrně dobré mechanické vlastnosti vykazovaly filmy s přídavkem plastifikátoru. Hodnoty meze pevnosti v tahu, tažnosti a modulu pružnosti byly srovnatelné s komerčně dostupnými fóliemi jako polypropylen (PP) či polyethylen (PE). Na základě všech experimentů byly vyhodnoceny filmy PVA, PVA/DEAE-Dextran a jejich varianty s přídavkem glycerolu jako plastifikátoru nejlepšími kandidáty pro použití těchto filmů jako obalových materiálů. Podkladem pro navazující práce by mohla být zejména optimalizace PVA filmů pro propustnost kyslíku. Dále by bylo možné definovat možnosti využití těchto fólií v obalovém průmyslu na základě relativní vlhkosti prostředí.
The aim of this master thesis deals with the optimization of the preparation of thin hydrogel films based on polyvinyl alcohol (PVA) with the possibility of incorporating suitable additives (polyelectrolytes, plasticizers, etc.) into the structure of the prepared film to modify its properties. DEAE-Dextran hydrochloride and polyglutamic acid (PGA) were used as polyelectrolytes. The basic characterization of the properties was performed on modified films, which were compared with pure PVA films. The films were characterized by thickness, swelling ability, barrier properties, tensile properties, specific surface area, antimicrobial tests, and thermogravimetric analysis. The swelling ability of PVA/PGA films was very high, which may be a disadvantage for their use in the packaging industry. Swelling increases the amount of water in the matrix of the PVA film, what leads to a higher growth of microorganisms and to degradation of thin film. The water vapor transmission rate was greatly affected by the addition of a plasticizer. The small specific surface area of the films indicates a smooth surface that promotes good barrier properties. Films with the addition of a plasticizer showed relatively good mechanical properties. The values of tensile strength, elongation and elastic modulus were comparable to commercially available films such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE). Based on all experiments, PVA, PVA/DEAEDextran films and their variants with the addition of glycerol as a plasticizer were evaluated as the best candidates for the use of these films as packaging materials. The follow-up work could be dealing with the optimization of PVA films for oxygen permeability. Furthermore, the possibilities of using these films in the packaging industry based on the relative humidity of the environment, could be defined as other interesting area of future research.
The aim of this master thesis deals with the optimization of the preparation of thin hydrogel films based on polyvinyl alcohol (PVA) with the possibility of incorporating suitable additives (polyelectrolytes, plasticizers, etc.) into the structure of the prepared film to modify its properties. DEAE-Dextran hydrochloride and polyglutamic acid (PGA) were used as polyelectrolytes. The basic characterization of the properties was performed on modified films, which were compared with pure PVA films. The films were characterized by thickness, swelling ability, barrier properties, tensile properties, specific surface area, antimicrobial tests, and thermogravimetric analysis. The swelling ability of PVA/PGA films was very high, which may be a disadvantage for their use in the packaging industry. Swelling increases the amount of water in the matrix of the PVA film, what leads to a higher growth of microorganisms and to degradation of thin film. The water vapor transmission rate was greatly affected by the addition of a plasticizer. The small specific surface area of the films indicates a smooth surface that promotes good barrier properties. Films with the addition of a plasticizer showed relatively good mechanical properties. The values of tensile strength, elongation and elastic modulus were comparable to commercially available films such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE). Based on all experiments, PVA, PVA/DEAEDextran films and their variants with the addition of glycerol as a plasticizer were evaluated as the best candidates for the use of these films as packaging materials. The follow-up work could be dealing with the optimization of PVA films for oxygen permeability. Furthermore, the possibilities of using these films in the packaging industry based on the relative humidity of the environment, could be defined as other interesting area of future research.
Description
Citation
VACKOVÁ, B. Optimalizace přípravy tenkých hydrogelových folií na bázi biokompatibilních polymerů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Michal Čeppan, CSc. (člen)
doc. Ing. Karel Friess, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-08-30
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou.
Pekař: Jak dlouho trvalo rozpouštění filmu?
Jak vypadaly připravené filmy vizuálně?
Veselý: Proč je takový dramatický rozdíl ve stupni botnání v závislosti na molekulové hmotnosti?
Dal by se tento obal použít přímo na potravinu bez vzduchu uvnitř?
Kozáková: Co znamená stupeň botnání?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení