Влияние дибутилсебацината на сорбционные свойства композиционного суперабсорбента на основе хитозана

Аннотация

Композиционные суперабсорбенты, сочетающие в себе как акрилатные, так и биодеградируемые звенья, являются более экологичными продуктами по сравнению с полностью синтетическими аналогами, однако их равновесная степень набухания, Q_e, как правило, ниже, чем у последних. В связи с чем поиск новых подходов по увеличению этого параметра является актуальной задачей современной химии. Перспективным способом решения этой задачи представляется использование пластификаторов – низкомолекулярных соединений, повышающих сегментарную и молекулярную подвижность макромолекул. Целью настоящей работы является исследование влияния присутствия дибутилсебацината на сорбционные свойства композиционных суперабсорбентов, содержащих хитозан. Дибутилсебацинат известен как пластификатор многих промышленно значимых полимеров, в том числе, производных целлюлозы, а также является менее токсичным по сравнению с часто применяемыми фталатами. Радикальной осадительной полимеризацией с вещественным инициированием получены суперабсорбенты на основе акриловой кислоты и акриламида, содержащие 10 % масс. хитозана с различными молекулярными массами: 20, 200 и 600 кДа. Структура получаемых суперабсорбентов подтверждена методом ИК-Фурье-НПВО-спектроскопии, а морфология их поверхностей изучена растровой электронной микроскопией. Найдено, что с повышением молекулярной массы используемого полисахарида наблюдается снижение равновесной степени набухания образующегося композиционного суперабсорбента в дистиллированной воде. В случае набухания в 0.15 М растворе NaCl происходит резкое снижение значений Q_e. Присутствие дибутилсебацината повышает равновесную степень набухания в дистиллированной воде суперабсорбентов, полученных на основе хитозана с молекулярными массами 200 и 600 кДа. Повышение значений Q_e коррелирует с величиной молекулярной массы полисахарида: чем она выше, тем ярче выражен эффект присутствия дибутилсебацината. Исследование кинетики набухания суперабсорбентов показало, что вне зависимости от присутствия дибутилсебацината процесс является двухстадийным: наблюдается этап быстрой и медленной сорбции воды. С использованием математических кинетических моделей показано, что набухание контролируется хемосорбцией, а на медленной стадии набухания существенную роль играет диффузия молекул воды внутри фазы суперабсорбента. Таким образом, использование дибутилсебацината – перспективный подход к повышению равновесной степени набухания композиционных суперабсорбентов на основе хитозана с молекулярной массой более 200 кДа.