ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА НА СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА: EHVFWE

Марина Ивановна  Губанова; Никита Сергеевич  Баженов; Ирина Анатольевна   Кирш; Ольга Анатольевна  Банникова; Наталья Сергеевна   Шмакова; Злата Владимировна Широхова

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.032

Авторы

Марина Ивановна Губанова ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)»
Никита Сергеевич Баженов ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)»
Ирина Анатольевна Кирш ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)» https://orcid.org/0000-0003-3370-4226
Ольга Анатольевна Банникова ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)» https://orcid.org/0000-0003-0633-0003
Наталья Сергеевна Шмакова ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)» https://orcid.org/0000-0001-6758-7502
Злата Владимировна Широхова ФГБОУ ВО «Российский Биотехнологический Университет (РОСБИОТЕХ)» https://orcid.org/0009-0000-0259-7056

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.032

Ключевые слова:

поливиниловый спирт, модификация, ультразвук, зависимость вязкости

Аннотация

Анализ научной литературы позволил выявить данные о проведении научных исследований материалов на основе поливинилового спирта (ПВС), модифицированных с использованием ультразвука. Однако информация о влиянии ультразвукового воздействия на изменение свойств растворов и пленок на основе ПВС ограничена. Целью работы было изучение влияния ультразвуковой обработки на свойства материалов на основе ПВС. Были решены следующие задачи: ультразвуковая обработка растворов ПВС, сравнительная характеристика вязкости модифицированных растворов ПВС, оптимизация температурно-временных режимов формирования пленок на основе ПВС, исследование свойств растворов ПВС различной концентрации и пленок на их основе до и после ультразвуковой обработки. Растворы ПВС с различной концентрацией обрабатывали с использованием ультразвукового зонда. После проведения ультразвуковой модификации растворов ПВС не было выявлено значимых изменений вязкости. Установлено влияние ультразвуковой обработки на физико-механические свойства образцов пленок, полученных на основе растворов ПВС с концентрацией 7,5 и 10% наблюдалось уменьшение относительного удлинения, у образца на основе раствора ПВС с концентрацией 5% удлинение изменялось линейно, в зависимости от продолжительности обработки. Данные показатели свидетельствуют об однородности растворов с меньшей концентрацией и более правильной структуре полимеризации. Таким образом, обработка ПВС ультразвуком является перспективным методом модификации растворов полимеров для придания пленке на основе ПВС более однородных структур, в том числе при введении в композицию модифицирующих компонентов, используемых в упаковке для пролонгации срока хранения пищевых продуктов.

Библиографические ссылки

Zhang, R., Wang, Y., Ma, D., Ahmed, S., Qin, W. & Liu, Y. (2019). Effects of ultrasonication duration and graphene oxide and nano-zinc oxide contents on the properties of polyvinyl alcohol nanocomposites. Ultrasonics Sonochemistry, 59, 104731. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104731.

Kaur, K., Jindal, R., Maiti, M. & Mahajan, S. (2019). Studies on the properties and biodegradability of PVA/Trapa natans starch (N-st) composite films and PVA/N-st-g-poly (EMA) composite films. International Journal of Biological Macromolecules, 123, 826–836. https://doi.org/10.1016/ j.ijbiomac.2018.11.134.

Premkumar, P.S. (2019). Preparation and elec-trical studies on pure and oxygen plasma treated poly-vinyl alcohol films. Journal of Materials Research and Technology, 8(2), 2232–2237. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.12.023.

Abdullah, Z.W., Dong, Y., Davies, I.J. & Barbhuiya, S. (2017). PVA, PVA Blends, and Their Nano-composites for Biodegradable Packaging Application. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 56(12), 1307–1344. https://doi.org/10.1080/03602559.2016.1275684.

Abral, H., Basri, A., Muhammad, F., Fernando, Y., Hafizulhaq, F., Mahardika, M., Sugiarti, E., Sapuan, S.M., Ilyas, R.A. & Stephane, I. (2019). A simple method for improving the properties of the sago starch films prepared by using ultrasonication treatment. Food Hydrocolloids, 93, 276–283. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.02.012.

Dong, Z., Dong, F., Dai, X., Mao, L. & Bai, Z. (2024). Devel-opment of polyvinyl alcohol based active inner coating reinforced with chlorogenic acid and functionalized layered clay for food pa-ckaging. Progress in Organic Coatings, 196, 108740. https://doi.org/ 10.1016/j.porgcoat.2024.108740.

Jamali, A.R., Shaikh, A.A. & Chandio, A.D. (2024). Influence of Ultrasonication Treatment on Me-chanical, Optical, and Physiochemical Properties of Polyvinyl-alcohol/cornstarch Biocomposite Thin Films. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 13(5), 053009. https://doi.org/10.1149/2162-8777/ad458e.

Abral, H., Anugrah, A.S., Hafizulhaq, F., Handa-yani, D., Sugiarti, E. & Muslimin, A.N. (2018). Effect of nanofibers fraction on properties of the starch based biocomposite prepared in various ultrasonic powers. International Journal of Biological Macromolecules, 116, 1214–1221. https://doi.org/ 10.1016/j.ijbiomac.2018.05.067.

Bagal, M.V., Saini, R.R., Shaikh, A.R.I., Patil, S., Mohod, A.V. & Pinjari, D.V. (2022). Effect of additives on degradation of poly vinyl alcohol (PVA) using ultra-sound and microwave irradiation. International Polymer Processing, 38(1), 30–41. https://doi.org/10.1515/ipp-2022-4232.

Singha, P., Rani, R. & Badwaik, L.S. (2022). Sweet lime peel-, polyvinyl alcohol- and starch-based biodegradable film: preparation and characterization. Polymer Bulletin, 80(1), 589–605. https://doi.org/10.1007/s00289-021-04040-x.

Abral, H., Atmajaya, A., Mahardika, M., Ha-fizulhaq, F., Kadriadi, Handayani, D., Sapuan, S.M. & Ilyas, R.A. (2020). Effect of ultrasonication duration of polyvinyl alcohol (PVA) gel on characterizations of PVA film. Journal of Materials Research and Technology, 9(2), 2477–2486. https://doi.org/10.1016/ j.jmrt.2019.12.078.

Majeed, Z., Mubashir, M., Show, P.L. & Man-zoor, E. (2023). Biodegradation Study of Polyvinyl Alco-hol‐Based Biocomposites and Bionanocomposites. Polyvinyl Alcohol‐Based Biocomposites and Bionano-composites, 31–58. Portico. https://doi.org/10.1002/9781119593218.ch2.

Panda, P.K., Sadeghi, K. & Seo, J. (2022). Re-cent advances in poly (vinyl alcohol)/natural polymer based films for food packaging applications: A review. Food Packaging and Shelf Life, 33, 100904. https://doi.org/10.1016/ j.fpsl.2022.100904.

Gómez-Aldapa, C.A., Velazquez, G., Gutierrez, M.C., Rangel-Vargas, E., Castro-Rosas, J. & Aguirre-Loredo, R.Y. (2020). Effect of polyvinyl alcohol on the physicochemical properties of biodegradable starch films. Materials Chemistry and Physics, 239, 122027. https://doi.org/10.1016/ j.matchemphys.2019.122027.

Srinivasa, P.C., Ramesh, M.N., Kumar, K.R. & Tharanathan, R.N. (2003). Properties and sorption stud-ies of chitosan–polyvinyl alcohol blend films. Carbohy-drate Polymers, 53(4), 431–438. https://doi.org/10.1016/s0144-8617(03)00105-x.

Pawan Kumar Agrawal, Pragya Sharma, V.K. Singh, Sakshi Chauhan. (2023). A Comprehensive Re-view on the Engineering of Biocompatible Polyvinyl Alcohol Composites with Enhanced Properties Using Carbonaceous Fillers, J. Mater. Environ. Sci., 14(5), 560–581.

Teodorescu, M., Bercea, M. & Morariu, S. (2019). Biomaterials of PVA and PVP in medical and pharmaceutical applications: Perspectives and chal-lenges. Biotechnology Advances, 37(1), 109–131. https://doi.org/10.1016/ j.biotechadv.2018.11.008.

Das, D., Panesar, P.S., Saini, C.S. & Kennedy, J.F. (2022). Improvement in properties of edible film through non-thermal treatments and nanocomposite materials: A review. Food Packaging and Shelf Life, 32, 100843. https://doi.org/ 10.1016/j.fpsl.2022.100843.

Singla, M. & Sit, N. (2021). Application of ultra-sound in combination with other technologies in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 73, 105506. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105506.

Cai, B., Mazahreh, J., Ma, Q., Wang, F. & Hu, X. (2022). Ultrasound-assisted fabrication of biopolymer materials: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 209, 1613–1628. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac. 2022.04.055.

Lan, W., Liang, X., Lan, W., Ahmed, S., Liu, Y. & Qin, W. (2019). Electrospun Polyvinyl Alcohol/d-Limonene Fibers Prepared by Ultrasonic Processing for Antibacterial Active Packaging Material. Molecules, 24(4), 767. https://doi.org/10.3390/molecules24040767.

Abral, H., Atmajaya, A., Mahardika, M., Ha-fizulhaq, F., Kadriadi, Handayani, D., Sapuan, S.M. & Ilyas, R.A. (2020). Effect of ultrasonication duration of polyvinyl alcohol (PVA) gel on characterizations of PVA film. Journal of Materials Research and Technology, 9(2), 2477–2486. https://doi.org/ 10.1016/j.jmrt.2019.12.078.

Gogate, P.R. & Prajapat, A.L. (2015). Depoly-merization using sonochemical reactors: A critical re-view. Ultrasonics Sonochemistry, 27, 480–494. https://doi.org/10.1016/ j.ultsonch.2015.06.019.

Liu, P., Wang, R., Kang, X., Cui, B. & Yu, B. (2018). Effects of ultrasonic treatment on amylose-lipid complex formation and properties of sweet potato starch-based films. Ultrasonics Sonochemistry, 44, 215–222. https://doi.org/ 10.1016/j.ultsonch.2018.02.029.

Abral, H., Hartono, A., Hafizulhaq, F., Handaya-ni, D., Sugiarti, E. & Pradipta, O. (2019). Characterization of PVA/cassava starch biocomposites fabricated with and without sonication using bacterial cellulose fiber loadings. Carbohydrate Polymers, 206, 593–601. https://doi.org/ 10.1016/j.carbpol.2018.11.054.

Yang, Q.-Y., Lu, X.-X., Chen, Y.-Z., Luo, Z.-G. & Xiao, Z.-G. (2019). Fine structure, crystalline and physi-cochemical properties of waxy corn starch treated by ultrasound irradiation. Ultrasonics Sonochemistry, 51, 350–358. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.09.001.

Falsafi, S.R., Maghsoudlou, Y., Rostamabadi, H., Rostamabadi, M.M., Hamedi, H. & Hosseini, S.M.H. (2019). Preparation of physically modified oat starch with different sonication treatments. Food Hydrocolloids, 89, 311–320. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.10.046.

Gul, O., Saricaoglu, F.T., Besir, A., Atalar, I. & Yazici, F. (2018). Effect of ultrasound treatment on the properties of nano-emulsion films obtained from hazel-nut meal protein and clove essential oil. Ultrasonics Sonochemist¬ry, 41, 466–474. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.10.011