Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю
Методами IЧ спектроскопiї, широко- i малокутової рентгенографiї дослiджено структуру плiвкотвiрних матерiалiв на основi хiтозану i карбоксилвмiсних полiетиленглiколiв, сформованих за нормальних умов i пiд дiєю постiйного електричного поля. Встановлено, що електричне поле пiдвищує рiвень мiкрогетерог...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Доповіді НАН України |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88445 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю / С.М. Кобилiнський, Л.А. Гончаренко, О.Ф. Лебедев, В.Л. Демченко, В.I. Штомпель, С.В. Рябов, Ю.Ю. Керча // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 10. — С. 116-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88445 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-884452015-11-15T03:02:24Z Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю Кобилінський, С.М. Гончаренко, Л.А. Лебедев, О.Ф. Демченко, В.Л. Штомпель, В.І. Рябов, С.В. Керча, Ю.Ю. Хімія Методами IЧ спектроскопiї, широко- i малокутової рентгенографiї дослiджено структуру плiвкотвiрних матерiалiв на основi хiтозану i карбоксилвмiсних полiетиленглiколiв, сформованих за нормальних умов i пiд дiєю постiйного електричного поля. Встановлено, що електричне поле пiдвищує рiвень мiкрогетерогенностi структури зразкiв, але практично не впливає на аморфну й аморфно-кристалiчну будови. Показано, що масова концентрацiя 70% гнучколанцюгової полiмерної складової є пороговою для структури та фiзико-механiчних властивостей композитiв. Методами ИК спектроскопии, широко- и малоугловой рентгенографии исследована структура пленкообразующих материалов на основе хитозана и карбоксилсодержащих полиэтиленгликолей, сформированных в нормальных условиях и под действием постоянного электрического поля. Установлено, что электрическое поле повышает уровень микрогетерогенности образцов, однако практически не влияет на аморфное и аморфно-кристаллическое строения. Показано, что масовая концентрация 70% гибкоцепной полимерной составляющей является пороговой для структуры и физико-механических свойств композитов. The structure and properties of film-forming materials based on chitosan and modified polyethylene glycols formed under normal conditions and under the influence of a constant electric field are studied by IR spectroscopy, wide and small angle X-ray, thermo-mechanical and physico-mechanical methods. It is found that the electric field increased microheterogeneity’s level of samples, but had almost no effect on the amorphous and amorphous-crystalline structures. It has been shown that the concentration of the flexible component (polyethylene glycol) equal to 70 wt.% is a threshold for the structural and mechanical parameters of the composites. 2014 Article Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю / С.М. Кобилiнський, Л.А. Гончаренко, О.Ф. Лебедев, В.Л. Демченко, В.I. Штомпель, С.В. Рябов, Ю.Ю. Керча // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 10. — С. 116-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88445 547.995:547.422:544.23.022 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Кобилінський, С.М. Гончаренко, Л.А. Лебедев, О.Ф. Демченко, В.Л. Штомпель, В.І. Рябов, С.В. Керча, Ю.Ю. Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю Доповіді НАН України |
| description |
Методами IЧ спектроскопiї, широко- i малокутової рентгенографiї дослiджено структуру плiвкотвiрних матерiалiв на основi хiтозану i карбоксилвмiсних полiетиленглiколiв, сформованих за нормальних умов i пiд дiєю постiйного електричного поля. Встановлено, що електричне поле пiдвищує рiвень мiкрогетерогенностi структури зразкiв, але
практично не впливає на аморфну й аморфно-кристалiчну будови. Показано, що масова
концентрацiя 70% гнучколанцюгової полiмерної складової є пороговою для структури та
фiзико-механiчних властивостей композитiв. |
| format |
Article |
| author |
Кобилінський, С.М. Гончаренко, Л.А. Лебедев, О.Ф. Демченко, В.Л. Штомпель, В.І. Рябов, С.В. Керча, Ю.Ю. |
| author_facet |
Кобилінський, С.М. Гончаренко, Л.А. Лебедев, О.Ф. Демченко, В.Л. Штомпель, В.І. Рябов, С.В. Керча, Ю.Ю. |
| author_sort |
Кобилінський, С.М. |
| title |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| title_short |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| title_full |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| title_fullStr |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| title_full_unstemmed |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| title_sort |
особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88445 |
| citation_txt |
Особливості структури та механічних властивостей композитів на основі хітозану та естерів поліетиленгліколю / С.М. Кобилiнський, Л.А. Гончаренко, О.Ф. Лебедев, В.Л. Демченко, В.I. Штомпель, С.В. Рябов, Ю.Ю. Керча // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 10. — С. 116-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT kobilínsʹkijsm osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT gončarenkola osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT lebedevof osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT demčenkovl osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT štompelʹví osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT râbovsv osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû AT kerčaûû osoblivostístrukturitamehaníčnihvlastivostejkompozitívnaosnovíhítozanutaesterívpolíetilenglíkolû |
| first_indexed |
2025-07-06T16:14:31Z |
| last_indexed |
2025-07-06T16:14:31Z |
| _version_ |
1836914805704753152 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
10 • 2014
ХIМIЯ
УДК 547.995:547.422:544.23.022
С.М. Кобилiнський, Л. А. Гончаренко, О. Ф. Лебедев,
В.Л. Демченко, В. I. Штомпель, С. В. Рябов,
член-кореспондент НАН України Ю.Ю. Керча
Особливостi структури та механiчних властивостей
композитiв на основi хiтозану та естерiв
полiетиленглiколю
Методами IЧ спектроскопiї, широко- i малокутової рентгенографiї дослiджено струк-
туру плiвкотвiрних матерiалiв на основi хiтозану i карбоксилвмiсних полiетиленглiко-
лiв, сформованих за нормальних умов i пiд дiєю постiйного електричного поля. Встанов-
лено, що електричне поле пiдвищує рiвень мiкрогетерогенностi структури зразкiв, але
практично не впливає на аморфну й аморфно-кристалiчну будови. Показано, що масова
концентрацiя 70% гнучколанцюгової полiмерної складової є пороговою для структури та
фiзико-механiчних властивостей композитiв.
Хiтозан — природний полiмер, амiнополiсахарид, який завдяки своїм бiодеградабель-
ним, бiосумiсним, антибактерiальним властивостям та здатностi до плiвкоутворення зна-
ходить застосування в медицинi, в фармацевтичнiй, харчовiй, агрохiмiчнiй промисловостi
та широко дослiджується як засiб контрольованого вивiльнення лiкарських речовин i доб-
рив [1–4]. Хiтозан є жорстколанцюговим полiмером, тому для покращення фiзико-механi-
чних властивостей його змiшують з такими гiдрофiльними полiмерами, як полiвiнiлпiро-
лiдон [4], полiвiнiловий спирт [5], колаген [6], альгiнат [7], полiетиленглiколь [8], полiети-
ленглiколь фумарат [9].
Мета нашого дослiдження полягала в розробцi композитiв на основi синтезованого нами
карбоксилвмiсного полiетиленглiколю як гiдрофiльної складової й хiтозану та у вивченнi
структури i механiчних властивостей, створених на їх основi плiвкових матерiалiв.
Експериментальна частина. Для дослiджень використовували хiтозан низькомоле-
кулярний (виробництво фiрми “Aldrich”), полiетиленглiколь (ПЕГ) (виробництво фiрми
“Fluka”) з ММ 400, пiромелiтовий дiангiдрид (ПМДА) (виробництво фiрми “Aldrich”). Ме-
тилетилкетон перед синтезом сушили i переганяли над CaCl2. За даними кондуктометрич-
ного титрування [10], для хiтозану було визначено ступiнь деацетилювання — 78 i концен-
трацiю амiногруп — 4,58 ммоль/г.
© С.М. Кобилiнський, Л. А. Гончаренко, О. Ф. Лебедев, В.Л. Демченко, В. I. Штомпель, С.В. Рябов,
Ю.Ю. Керча, 2014
116 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №10
Синтез естеру ПЕГ, що мiстив карбоксильнi групи (карбоксиполiетиленглiколь, КПЕГ),
здiйснювали за такою методикою: в колбу на 50 мл помiщали 10 г ПЕГ-400 (25 ммоль) та
15 мл метилетилкетону, пiсля повного розчинення ПЕГ додавали 2,73 г ПМДА (12,5 ммоль).
Реакцiйну сумiш перемiшували на магнiтнiй мiшалцi при 80 ◦С впродовж 8 год, пiсля чого
розчинник видаляли у вакуумi, отримуючи продукт у виглядi прозорої в’язкої рiдини. Кон-
центрацiю карбоксильних груп у цьому продуктi визначали методом потенцiометричного
титрування 0,1 н. розчином NaOH.
Композити Хтз — КПЕГ готували змiшуванням 20% водного розчину КПЕГ iз 2% вод-
ним розчином Хтз в оцтовiй кислотi (за таких умов утворювався ацетат хiтозану, Хтз–Ац),
масовий вмiст у композитах варiювали вiд 5 до 95%. Плiвки отримували шляхом вису-
шування розчинiв на тефлоновiй пiдкладцi при кiмнатнiй температурi. Товщина плiвок
10–25 мкм.
IЧ-спектри отримували на спектрометрi з перетворенням Фур’є “Тензор-37” виробництва
Брукер Оптiк у дiапазонi 400–4000 см−1. Потенцiометричне та кондуктометричне титруван-
ня проводили на pH-метрi MPC 227 виробництва “Mettler Toledo”. Широко- й малокутовi
рентгенiвськi дослiдження здiйснювали за методикою, описаною в роботi [11]. Термомеха-
нiчний аналiз зразкiв проводили на приладi “УИП-70” методом пенетрацiї в iнтервалi темпе-
ратур вiд 20 до 250 ◦С зi швидкiстю нагрiвання 2,5 град/хв. Фiзико-механiчнi дослiдження
виконано за ГОСТ 14236-81 на машинi F-1000.
Результати та їх обговорення. В IЧ-спектрi Хтз–Ац смуги при 1535, 1402 см−1 обу-
мовленi деформацiйними коливаннями групи NH+
3 та асиметричними й симетричними ва-
лентними коливаннями групи COO−. Валентнi коливання C−O зв’язку пiранозного кiльця
i гiдроксильної групи спостерiгали при 1062 й 1016 см−1, причому смуга C−O була менш
iнтенсивна порiвняно з непротонованим Хтз.
Реакцiя Хтз–Ац iз КПЕГ, як взаємодiя двох протилежно заряджених полiмерiв, вiд-
бувається за рахунок утворення iонних зв’язкiв СОО−·NH+
3 , що пiдтверджується появою
смуги при 1578 см−1, яка вiдповiдає асиметричним валентним коливанням групи СОО−.
Зазначена смуга чiтко проявляється при високiй концентрацiї карбоксильних груп, а са-
ме, при мольному спiввiдношеннi C(COOH) : C(NH2) = 1 : 0,4, 1 : 1 i 1 : 2,35 (кривi
3–5 на рис. 1). Для цих систем характерним є також утворення водневих зв’язкiв, що ви-
дно iз зсуву максимуму валентних коливань C=O-груп з 1729 до 1715 см−1 для вихiдного
КПЕГ та зразка з найбiльшим вмiстом Хтз–Ац вiдповiдно. Ще однiєю вiдмiннiстю спе-
ктрiв композитiв є змiна положення максимумiв смуг у дiапазонi 1000–1100 см−1. Оскiльки
там також проявляються смуги C−O зв’язку пiранозного кiльця, найбiльш iнформатив-
ними є спектри зразкiв з невеликим масовим вмiстом Хтз–Ац (до 15%). Так, при масо-
вому вмiстi Хтз–Ац 5 й 15% спостерiгали зсув смуги з 1106 до 1088 см−1 i 1078 см−1
вiдповiдно. Це свiдчить про утворення водневих зв’язкiв через атом етерної групи по-
лiетиленглiкольного ланцюга. При збiльшеннi вмiсту Хтз зазначена смуга далi змiщує-
ться до 1060 см−1, проте це може бути пов’язано з накладанням аналогiчної смуги Хтз–
Ац. Утворення iонних зв’язкiв проявляється у збiльшеннi iнтенсивностi смуги в дiапазонi
1350–1368 см−1, що вiдповiдає симетричним коливанням групи СОО−. В областi вален-
тних коливань ОН-груп для вихiдного КПЕГ спостерiгали широку смугу з максимумом
при 3448 см−1, а на спектрi зразка з масовим вмiстом Хтз–Ац 95% вона змiщувалася до
3351 см−1.
Як чинник впливу на структуру полiмерiв часто застосовують фiзичнi поля, зокрема
постiйне електричне поле (ПЕП) [12, 13]. З цiєю метою розчин композита помiщали на
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №10 117
Рис. 1. IЧ-спектри композитiв Хтз : КПЕГ з масовим вмiстом Хтз–Ац: 5% (крива 2 ), 15% (крива 3 ), 30%
(крива 4 ), 30% без AcOH (крива 4 ′), 50% (крива 5 ), 75% (крива 6 ), 95% (крива 7 ), 100% (крива 8 ), 0% —
КПЕГ (крива 1 ).
Область спектра: а — низькочастотна; б — високочастотна
5–6 год в електричне поле при напруженостi ≈106 В/м та витримували при 25–30 ◦С, що
забезпечувало достатну рухливiсть полiмерних ланцюгiв.
При порiвняннi рентгенiвських дифрактограм зразкiв композитiв iз вихiдним зразком
Хтз–Ац, який характеризується аморфно-кристалiчною структурою i незначним рiвнем
кристалiчностi (Xкр ≈ 15–17%), виявлено, що за масовим вмiстом 25% гнучколанцюгової
складової спостерiгається зростання iнтенсивностi (без змiни кутового положення) дифрак-
цiйних максимумiв дискретного типу, якi характеризують кристалiчну структуру: двох син-
глетних максимумiв (2θm = 7,8◦ й 10,8◦) та максимуму при 2θm = 17,9◦ (кривi 2 й 2 ′
на рис. 2). Водночас два дифузнi максимуми (2θm ≈ 26,2◦ й 35,0◦) на дифрактограмах цьо-
го композита вiдсутнi. Встановлено, що рiвень кристалiчностi зразкiв цього складу є дещо
меншим (Хкр = 10–12%) порiвняно з Хтз–Ац. При збiльшеннi масової концентрацiї КПЕГ
до 50% спостерiгається змiщення дискретного дифракцiйного максимуму, який має про-
яв на фонi аморфного гало, в область бiльших кутiв розсiювання (2θm з ≈17,9◦ до 18,3◦)
iз одночасним зменшенням його iнтенсивностi (див. кривi 3 й 3 ′). На дифрактограмi ви-
хiдного зразка цього композита наявним є також дискретний дифракцiйний максимум
при 2θm = 16,0◦ (крива 3 ), який свiдчить про формування бiльш упорядкованої криста-
лiчної структури складової Хтз–Ац у присутностi вищої концентрацiї карбоксильних груп
в об’ємi композита. Однак при формуваннi цього зразка пiд дiєю ПЕП зазначений диф-
ракцiйний максимум вiдсутнiй на рентгенiвськiй дифрактограмi. Згiдно з оцiнкою криста-
лiчностi, сформований пiд дiєю ПЕП зразок має вiдносну величину Xкр ≈ 10%, а вихiдний
зразок — 13–15%.
При переважному масовому вмiстi (70 i 90%) КПЕГ на ширококутових рентгенiвських
дифрактограмах проявляється одне iнтенсивне аморфне гало, кутове положення якого ста-
новить 21,2◦. Загалом, згiдно з аналiзом даних рис. 2, можна зробити висновок, що вплив
електричного поля на аморфну й аморфно-кристалiчну структуру композитiв практично
вiдсутнiй.
118 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №10
Рис. 2. Ширококутовi рентгенiвськi дифрактограми Хтз (крива 0 ), Хтз–Ац (крива 1 ), а також композитiв
вихiдних (кривi 2–5 ) та пiдданих дiї ПЕП (2 ′–5 ′) з масовим вмiстом КПЕГ: 25% (кривi 2, 2 ′), 50% (кривi 3,
3 ′), 70% (кривi 4, 4 ′), 90% (кривi 5, 5 ′)
Рис. 3. Профiлi iнтенсивностi малокутового розсiювання рентгенiвських променiв вихiдних (а) та пiдданих
дiї ПЕП (б ) зразкiв Хтз–Ац (крива 0 ); композитiв з масовим вмiстом КПЕГ: 25% (кривi 1 ), 50% (кривi 2 ),
70% (кривi 3 ), 90% (кривi 4 )
Аналiз профiлiв iнтенсивностi малокутового розсiювання рентгенiвських променiв до-
слiджуваних зразкiв (рис. 3) показує, що всi дослiджуванi системи характеризуються мiк-
рогетерогенною структурою, тобто наявнiстю контрасту електронної густини ∆ρ в об’ємi
полiмерної системи та Хтз–Ац. Крiм того, при зiставленнi профiлiв iнтенсивностi вихiд-
них зразкiв полiмерних систем, у складi яких послiдовно зростає концентрацiя КПЕГ, iз
вiдповiдними зразками, пiдданими дiї ПЕП, добре видно, що для обох типiв зразкiв iнтен-
сивнiсть розсiювання в областi кутiв розсiювання 2θ вiд 0,5◦ до 2,5◦ змiнюється екстре-
мально, проходячи через максимум, коли в складi полiмерної системи масовий вмiст КПЕГ
становить 70%.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №10 119
Для оцiнки рiвня гетерогенностi структури вихiдних зразкiв хiтозану, ацетату хiтозану
та вихiдних i пiдданих дiї ПЕП зразкiв провели розрахунок такого структурного параметра,
як iнварiант Порода Q′ [14]:
Q′ =
∞∫
0
qĨ(q) dq,
де q — наведена величина хвильового вектора s у просторi зворотної гратки (q = 2πs).
Результати обчислень наведено в табл. 1.
Для встановлення ефективного розмiру (порядку величини) мiкрообластей гетероген-
ностi, iснуючих в об’ємi дослiджуваних полiмерних систем, методом Руланда [15] визначили
такий структурний параметр, як дiапазон гетерогенностi (lp). lp безпосередньо пов’язаний
з усередненим дiаметром мiкрообластей гетерогенностi у двофазовiй системi (⟨l1⟩ i ⟨l2⟩):
lp = φ2⟨l1⟩ = φ1⟨l2⟩, де φ1, φ2 — об’ємнi частки i-го сорту мiкрообластей (φ1 + φ2 = 1).
Як видно з аналiзу даних таблицi, найбiльшим рiвнем гетерогенностi структури серед усiх
дослiджуваних вихiдних та пiдданих дiї ПЕП зразкiв полiмерних систем характеризую-
ться зразки, що мiстять 30% за масою Хтз–Ац i 70% за масою КПЕГ. Звертає увагу ви-
щий рiвень гетерогенностi структури (судячи з величини iнварiанта Q′) зразкiв, пiдданих
дiї ПЕП, порiвняно з вiдповiдними вихiдними зразками. Встановлено, що в об’ємi як ви-
хiдних зразкiв, так i пiдданих дiї ПЕП ефективний розмiр мiкрообластей гетерогенностi
досягає найменшого значення при 50 й 70% за масою КПЕГ у складi дослiджуваних ком-
позитiв.
З результатами малокутової рентгенографiї добре узгоджуються данi термомеханiчно-
го дослiдження як вихiдних, так i пiдданих дiї ПЕП зразкiв. Зокрема, з наведених на
рис. 4, а термомеханiчних кривих добре видно, що при масовiй концентрацiї КПЕГ 25%
(кривi 1, 2 ) зразки, пiдданi дiї ПЕП, зазнають значно бiльшої деформацiї (ε) при наван-
таженнi, нiж вихiднi зразки. Масова концентрацiя 70% КПЕГ є граничною, деформацiя
таких зразкiв практично не залежить вiд впливу електричного поля, тодi як при зростаннi
масового вмiсту КПЕГ до 90% залежнiсть змiнюється на протилежну: зразки, сформованi
в умовах дiї ПЕП, зазнають меншої деформацiї порiвняно з вихiдними (див. кривi 3, 4 на
рис. 4, а). Це вказує на зв’язок властивостей зразкiв дослiджуваних композитiв, пiдданих
дiї ПЕП, i концентрацiйного спiввiдношення їх складових (Хтз–Ац й КПЕГ).
При збiльшеннi вмiсту Хтз–Ац, який характеризується вiдносною жорсткiстю ланцюгiв,
закономiрно пiдвищується мiцнiсть на розрив i зменшується вiдносне видовження. Проте
Таблиця 1. Параметри мiкрогетерогенної структури вихiдних i пiдданих дiї постiйного електричного поля
композитiв
Склад, % за масою
Зразки
вихiднi пiдданi дiї ПЕП
Хтз–Ац КПЕГ Q′, в. о. lp, нм Q′, в. о. lp, нм
100 — 1,00 (0,62∗) 25 (65∗) — —
75 25 1,24 5 1,88 12
50 50 1,52 3 2,14 4
30 70 1,84 4 2,59 4
10 90 1,37 6 2,19 6
∗ Данi для чистого хiтозану.
120 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №10
Рис. 4. Термомеханiчнi кривi вихiдних (кривi 1, 3, 5 ) та пiдданих дiї ПЕП (кривi 2, 4, 6 ) зразкiв з масовим
вмiстом КПЕГ: а — 25% (кривi 1, 2 ), 90% (кривi 3, 4 ); б — 70% (кривi 5, 6 )
в дослiджуваних зразках це вiдбувається нелiнiйно, а залежнiсть мiцностi на розрив (σ)
є екстремальною. Це свiдчить про бiльшу мiцнiсть тих комплексiв, де масове спiввiдношення
компонентiв близьке до еквiмольного, а саме Хтз–Ац : КПЕГ = 30 : 70%.
Таким чином, створено композити (плiвковi матерiали) на основi синтезованого
карбоксилвмiсного полiетиленглiколю i хiтозану та вивчено їх структуру й механiчнi влас-
тивостi, дослiджено аналогiчнi зразки, пiдданi дiї постiйного електричного поля.
Проведенi структурнi дослiдження показали, що незалежно вiд впливу електричного
поля при збiльшеннi вмiсту КПЕГ будова композитiв змiнюється вiд аморфно-кристалiчної
до аморфної.
За даними малокутової рентгенографiї встановлено, що всi композити мають мiкроге-
терогенну структуру, при цьому рiвень гетерогенностi зразкiв, пiдданих дiї електричного
поля, вищий в усьому iнтервалi концентрацiй КПЕГ порiвняно з вiдповiдними вихiдними
зразками. Показано, що максимальний рiвень гетерогенностi властивий композитам, що
мiстять 70% за масою КПЕГ. Ця концентрацiя є пороговою i для термомеханiчних власти-
востей: деформацiя зазначених зразкiв не залежить вiд дiї електричного поля.
1. Parashar P., Ramakrishna K., Ramaprasad A. A Study on Compatibility of Polymer Blends of Polystyrene/
Poly(4-vinylpyridine) // J. Appl. Polym. Sci. – 2011. – 120. – P. 1729–1735.
2. Naveen Kumar H.M.P., Prabhakar M.N., Prasad C.V. et al. Compatibility studies of chitosan/PVA blend
in 2% aqueous acetic acid solution at 30 ◦C // Carb. Pol. – 2010. – 82. – P. 251–255.
3. Wang Q., Du Y.M., Fan L.H. Properties of chitosan/poly(vinyl alcohol) films for drug controlled release //
J. Appl. Polym Sci. – 2005. – 96, No 3. – P. 808–813.
4. Wang Q., Dong Z., Du Y., Kennedy J. F. Controlled release of ciprofloxacin hydrochloride from chi-
tosan/polyethylene glycol blend film // Carb. Pol. – 2007. – 69. – P. 336–343.
5. Jayaraju J., Keshavayya J., Rai S.K., Basavaraju K.C. Miscibility Studies on Chitosan/Poly(vinyl alcohol)
Blends // J. Macromol. Sci. Part A: Pure and Applied Chemistry. – 2008. – 45, No 4. – P. 271–275.
6. Ye Y., Dan W., Zeng R. et al. Miscibility studies on the blends of collagen/chitosan by dilute solution
viscometry // Eur. Polym. J. – 2007. – 43. – P. 2066. – 2071.
7. Tigli R. S., Gumusderelioglu M. Evaluation of alginate-chitosan semi IPNs as cartilage scaffolds // J. Mater.
Sci: Mater. Med. – 2009. – 20. – P. 699–709.
8. Won C.Y., Chu C.C., Lee J.D. Novel biodegradable copolymers containing pendant amine functional
groups based on aspartic acid and poly (ethylene glycol) // Polymer. – 1998. – 39. – No 25. – P. 6677–6681.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №10 121
9. Doulabi A.H., Mirzadeh H., Imani M. Miscibility Study of Chitosan/Polyethylene Glycol Fumarate Blends
in Dilute Solutions // J. Appl. Polym. Sci. – 2013. – 127, No 5. – P. 3514–3521.
10. Кобилiнський С.М., Рябов С.В. Протолiтичнi та комплексоутворюючi властивостi хiтозану // Вопр.
химии и хим. технологии. – 2004. – № 6. – С. 9–16.
11. Рябов С.В., Штомпель В.И., Кобылинский С.Н. и др. Особенности формирования структуры в
смесях полиуретанового катиономера и хитозана // Там же. – 2004. – № 2. – С. 131–136.
12. Демченко В.Л., Штомпель В. I., Вiленський В.О. Особливостi структури композитiв на основi по-
лiмеру сiтчастої будови та оксидiв Fe(III) i Al(III), сформованих у постiйному електричному полi //
Полiмер. журн. – 2009. – 31, № 3. – С. 235–243.
13. Демченко В.Л., Унрод В. I., Бененко С.П. Вплив постiйного електричного поля на електропровiд-
нiсть полiмерних композицiйних матерiалiв // Вiсн. КНУТД. – 2013. – № 3. – С. 15–19.
14. Штомпель В.И., Керча Ю.Ю. Структура линейных полиуретанов. – Киев: Наук. думка, 2008. –
248 с.
15. Ruland W. Small-angle scattering of two-phase systems: Determination and significance of systematic
deviations from Porod’s law // J. Appl. Cryst. – 1971. – 4, No 1. – P. 70–73.
Надiйшло до редакцiї 14.04.2014Iнститут хiмiї високомолекулярних сполук
НАН України, Київ
С.Н. Кобылинский, Л.А. Гончаренко, А. Ф. Лебедев, В. Л. Демченко,
В.И. Штомпель, С.В. Рябов,
член-корреспондент НАН Украины Ю.Ю. Керча
Особенности структуры и механических свойств композитов на
основе хитозана и сложных эфиров полиэтиленгликоля
Методами ИК спектроскопии, широко- и малоугловой рентгенографии исследована струк-
тура пленкообразующих материалов на основе хитозана и карбоксилсодержащих полиэти-
ленгликолей, сформированных в нормальных условиях и под действием постоянного элект-
рического поля. Установлено, что электрическое поле повышает уровень микрогетероген-
ности образцов, однако практически не влияет на аморфное и аморфно-кристаллическое
строения. Показано, что масовая концентрация 70% гибкоцепной полимерной составляю-
щей является пороговой для структуры и физико-механических свойств композитов.
S.M. Kobylinskiy, L. A. Goncharenko, O. F. Lebedev, V. L. Demchenko,
V. I. Shtompel, S.V. Riabov,
Corresponding Member of the NAS of Ukraine Yu.Yu. Kercha
Structural features and mechanical properties of composites based on
chitosan and polyethylene glycol esters
The structure and properties of film-forming materials based on chitosan and modified polyethylene
glycols formed under normal conditions and under the influence of a constant electric field are
studied by IR spectroscopy, wide and small angle X-ray, thermo-mechanical and physico-mechanical
methods. It is found that the electric field increased microheterogeneity’s level of samples, but had
almost no effect on the amorphous and amorphous-crystalline structures. It has been shown that
the concentration of the flexible component (polyethylene glycol) equal to 70 wt.% is a threshold for
the structural and mechanical parameters of the composites.
122 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №10
|