Исследование структурообразования в растворах смесей полимеров хитозан – поливиниловый спирт
Аннотация
Целью данной работы является изучение структурообразования в растворах индивидуальных полимеров, а также их смесей друг с другом в буферных растворителях с различным pH. В работе использован образец хитозана (степень деацетилирования ~ 84 %, M = 130 000), представляющий собой при растворении поликатион, и поливиниловый спирт (r = 1.25 г/см3, М = 5000). В качестве растворителей использованы буферные системы на основе уксусной кислоты и ацетата натрия с pH = 3.8, 4.25 и 4.75. Для определения характеристической вязкости, степени структурирования, константы Хаггинса использовалась вискозиметрия. Для определения природы образуемых
смесью изучаемых полимеров агрегатов использовали метод Кригбаума.
В ходе исследований было показано, что повышение рН используемого в качестве растворителя ацетатного буфера сопровождается сжатием макромолекулярного клубка (уменьшением значений характеристической вязкости), ухудшением качества растворителя (увеличением значений константы Хаггинса) и увеличением степени агрегации полимеров в растворе для полиэлектролита хитозана. При этом для растворов поливинилового спирта рН буфера практически не влияет на характер взаимодействия полимер – растворитель. Доказано, что смеси полимеров
характеризуются усилением агрегационных процессов и понижением термодинамического качества растворителя по сравнению с растворами индивидуальных полимеров. В зависимости от типа образуемых агрегатов полимер-полимер (гомо- или гетеро-) меняется размер «объединенного» макромолекулярного клубка, характеризующийся значением характеристической вязкости для смеси полимеров, которое может лежать как выше (буферный растворитель с рН = 3.80), так и ниже (буферный растворитель с рН = 4.25 и 4.75) аддитивных значений. Установлено,
что тип образуемых в растворах смесей полимеров агрегатов (гомо- или гетеро-) определяется не только термодинамическим качеством используемых растворителей, но и концентрацией полимеров в исходных растворах
Скачивания
Литература
Matevosyan M. S., Askadskii A. A., Slonimskii G. L. Mechanical relaxational properties of polymer films as a function of the prehistory of their preparation from solutions. Polymer Science U.S.S.R. 1987;29(4): 843–850. https://doi.org/10.1016/0032-3950(87)90457-6
Kulish E. I., Chernova V. V., Vildanova R. F., Volodina V. P., Kolesov S. V. The influence of the prehistory of the formation of film samples of chitosan on the process of their enzymatic decomposition. Bulletin of the Bashkir University. 2011;16(2): 339–340. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=16461557 (In Russ., abstract in Eng.)
Kulish E. I., Lazdina R. Yu., Shurshina A. S., Kolesov S. V., Zakharova E. M., Zakharov V. P. Structure formation as a method of forming physicomechanical characteristics of films obtained from aqueous solutions of certain polysaccharides. Polymer Science, Series A. 2021;63 (1): 54–62. https://doi.org/10.1134/s0965545x21010053
Alig I., Lellinger D., Skipa T. Influence of thermorheological history on electrical and rheological properties of polymer–carbon nanotube composites. In: Polymer–Carbon Nanotube Composites. 2011; 295–328. https://doi.org/10.1533/9780857091390.2.295
Mazinov A. S., Tyutyunik A. S., Gurchenko V. S. Changes in the spectral characteristics and conductivity of fullerene films depending on the type of solvent. Applied Physics = Prikladnaya Fizika. 2020;2: 64–70. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=43064333 (In Russ., abstract in Eng.)
Gorodnyakova I. S., Shcherbina L. A., Budkute I. A. Influence of the composition of the precipitation bath on the structure and properties of the fiber obtained by the wet method from solutions of poly [acrylonitrileco- methyl acrylate-co-2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid] in aprotic and hydrotropic solvents. Polimernye materialy i tekhnologii. 2020;6(4): 42–57. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2020-6-4-42-57 (In Russ., abstract in Eng.)
Liu B., Zhang H., Ren J., Ma T., Yu M., Xie L., Lu D. Effect of solvent aromaticity on poly(9,9- dioctylfluorene) (PFO) chain solution behavior and film condensed state structure. Polymer. 2019;185(17): 121986. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.121986
Rafikov S. R., Budtov V. P., Monakov Yu. B. Vvedeniye v f iziko-khimiyu rastvorov polimerov [Introduction to the physicochemistry of polymer solutions]. Мoscow: Khimiya Publ.; 1978. 320 p. (in Russ.)
Plate N. A., Vasilyev A. Ye. Fiziologicheski aktivnyye polimery [Physiologically active polymers]. Мoscow: himiya Publ., 1986. 296 p. (in Russ.)
Anwar H., Ahmad M., Minhas, M. U., Rehmani S. Alginate-polyvinyl alcohol based interpenetrating polymer network for prolonged drug therapy, Optimization and in-vitro characterization. Carbohydrate Polymers. 2017;166: 183–194. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.02.080
Timofejeva A., D’Este M., Dagnija L. Calcium phosphate/polyvinyl alcohol composite hydrogels: A review on the freeze-thawing synthesis approach and applications in regenerative medicine. European Polymer Journal. 2017;95: 547–565. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.08.048
Matyjaszewski K., Möller M. Copper-mediated atom transfer radical polymerization. In: Polymer Science: A Comprehensive Reference. Elsevier Science; 2012;3: 377–428.
https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53349-4.00071-6
Schmitz C., Auza L. G., Koberidze D., Rasche S., Fischer R., Bortesi L. Conversion of chitin to defined chitosan oligomers: current status and future prospects. Marine Drugs. 2019;17(8): 452. https://doi.org/10.3390/md17080452
Crini G. Historical review on chitin and chitosan biopolymers. Environmental Chemistry Letters. 2019;17: 1623-1643. https://doi.org/10.1007/s10311-019-00901-0
Shukla S. K., Mishra A. K., Arotiba O. A., Mamba B. B. Chitosan-based nanomaterials: a state-of-theart review. International Journal of Biological Macromolecules. 2013;59: 46–58. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.04.043
Keong L. C., Halim A. S. In Vitro models in biocompatibility assessment for biomedical-grade chitosan derivatives in wound management. International Journal of Molecular Sciences. 2009;10(3): 1300–1313. https://doi.org/10.3390/ijms10031300
Li J., Wu Y., Zhao L. Antibacterial activity and mechanism of chitosan with ultra high molecular weight. Carbohydrate Polymers. 2016;148: 200–205. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.04.025
Arinshtein A. E. Effect of aggregation processes on the viscosity of suspensions. Sov. Phys. JETP. 1992;74(4): 646–648. Available at: http://jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/e_074_04_0646.pdf
Doi M., Edwards S. F. The theory of polymer dynamics. New York: The Clarendon Press, Oxford University Press; 1986. 391 p.
Gennes P. G. de Scaling concepts in polymer physics. Ithaca, N.Y.: Cornell University Press; 1979. 324 p.
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
