Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії
Polylactic acid is a biodegradable material, for which the optimal condition for biodegradation is decomposition of the material into water and carbon dioxide. Since the initial stage of biodegradation is the saturation of the polymer with water, it is of considerable interest to study the water abs...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/463 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543899513782272 |
|---|---|
| author | Turov, V. V. Filatova, K. O. Krupska, T. V. |
| author_facet | Turov, V. V. Filatova, K. O. Krupska, T. V. |
| author_sort | Turov, V. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:16Z |
| description | Polylactic acid is a biodegradable material, for which the optimal condition for biodegradation is decomposition of the material into water and carbon dioxide. Since the initial stage of biodegradation is the saturation of the polymer with water, it is of considerable interest to study the water absorption of PLA and the effect on it of the presence of a limited amount of substances capable of being absorbed by the polymer. The state of water in polylactic acid in the presence of deuterochloroform and of a 6: 1 mixture of CDCl3 with trifluoroacetic acid was studied by low-temperature 1H NMR spectroscopy It is shown that the samples of polylactic acid absorb no more than 1 % of water during the first hour and 10 % of the mass for the next seven days of saturation with water. When a sample of polylactic acid is held in an aqueous medium for a week, the shape of the spectra changes, so indicating changes occurring in the polymer matrix. On the basis of changes in the spectra of absorbed water, it can be concluded that initially, water is absorbed in the form of polyassociates, and with time, due to the diffusion process, is localized near the electron-donating centers of the polymer (carbonyl and ether groups) with which it forms hydrogen-bound complexes. These complexes are characterized by lower values of the chemical shift. When a trifluoroacetic acid is introduced into the system, water-acid clusters with a different acid content form in the polymer matrix. This is manifested spectrally in the appearance of several signals in the region dH = 6–9 ppm, differing in magnitude of the chemical shift. Clusters with a higher concentration of acid correspond to larger values of the chemical shift. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:16Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-463 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:53Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4632022-06-29T10:04:16Z A study on hydration of polylactic acid and on the effect of organic solvents on it as studied by 1H NMR spectroscopy Исследование гидратации полимолочной кислоты и влияния на нее органических растворителей по данным 1Н ЯМР-спектроскопии Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії Turov, V. V. Filatova, K. O. Krupska, T. V. polylactic acid low-temperature 1H NMR spectroscopy water clusters non-freezing water полімолочна кислота низькотемпературна 1Н ЯМР-спектроскопія кластери води незамерзаюча вода полимолочная кислота низкотемпературная 1Н ЯМР-спектроскопия кластеры воды незамерзающая вода Polylactic acid is a biodegradable material, for which the optimal condition for biodegradation is decomposition of the material into water and carbon dioxide. Since the initial stage of biodegradation is the saturation of the polymer with water, it is of considerable interest to study the water absorption of PLA and the effect on it of the presence of a limited amount of substances capable of being absorbed by the polymer. The state of water in polylactic acid in the presence of deuterochloroform and of a 6: 1 mixture of CDCl3 with trifluoroacetic acid was studied by low-temperature 1H NMR spectroscopy It is shown that the samples of polylactic acid absorb no more than 1 % of water during the first hour and 10 % of the mass for the next seven days of saturation with water. When a sample of polylactic acid is held in an aqueous medium for a week, the shape of the spectra changes, so indicating changes occurring in the polymer matrix. On the basis of changes in the spectra of absorbed water, it can be concluded that initially, water is absorbed in the form of polyassociates, and with time, due to the diffusion process, is localized near the electron-donating centers of the polymer (carbonyl and ether groups) with which it forms hydrogen-bound complexes. These complexes are characterized by lower values of the chemical shift. When a trifluoroacetic acid is introduced into the system, water-acid clusters with a different acid content form in the polymer matrix. This is manifested spectrally in the appearance of several signals in the region dH = 6–9 ppm, differing in magnitude of the chemical shift. Clusters with a higher concentration of acid correspond to larger values of the chemical shift. Полимолочная кислота относится к биоразлагаемым материалам, для которых оптимальным условием биодеградации является разложение материала на воду и углекислый газ. Поскольку первоначальной стадией биодеградации является насыщение полимера водой, значительный интерес представляет изучение процесса водопоглощения ПМК и влияние на него присутствия ограниченного количества веществ, способных поглощаться полимером. Методом низкотемпературной 1Н ЯМР спектроскопии изучено состояние воды в полимолочной кислоте и влияния на него присутствия дейтерохлороформа и смеси 6:1 CDCl3 c трифторуксусной кислотой. Показано, что образцы полимолочной кислоты способны поглощать не более 1 % воды в течение первого часа и 10 масc. % в течение последующих семи дней насыщения водой. При выдерживании образца полимолочной кислоты в водной среде в течение недели, вид спектров изменяется, что свидетельствует об изменениях, проходящих в полимерной матрице. На основании изменений в спектрах поглощенной воды можно заключить, что первоначально вода поглощается в виде полиассоциатов, имеющих химический сдвиг в области dH = 5 м.д., а со временем, благодаря процессу диффузии, ? локализуется вблизи электронодонорных центров полимера (карбонильных и эфирных групп), с которыми образует водородносвязанные комплексы. Для этих комплексов характерны меньшие значения химического сдвига. При введении в систему трифторуксусной кислоты происходит формирование в полимерной матрице системы кластеров вода-кислота с разным содержанием кислоты. Спектрально это проявляется в появлении нескольких сигналов в области dH = 6–9 м.д., различающихся по величине химического сдвига. Большим значениям химического сдвига отвечают кластеры с большей концентрацией кислоты. Полімолочна кислота (ПМК) належить до матеріалів, що біологічно руйнуються та для яких оптимальною умовою біодеградації є розпад матеріалу на воду і вуглекислий газ. Оскільки початковою стадією біодеградації є насичення полімера водою, значний інтерес являє вивчення процесу водопоглинання ПМК і вплив на нього присутності обмеженої кількості речовин, здатних поглинатися полімером. Методом низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопії вивчено стан води в полімолочній кислоті та вплив на нього присутності дейтерохлороформу та суміші 6:1 CDCl3 з трифтороцтовою кислотою. Показано, що зразки полімолочної кислоти здатні поглинати не більше 1 % води протягом першої години і 10 мас. % в наступні сім днів насичення водою. При витримуванні зразка полімолочної кислоти у водному середовищі протягом тижня вид спектрів змінюється, що свідчить про зміни, які відбуваються в полімерній матриці. На підставі змін у спектрах поглинутої води можна зробити висновок, що спочатку вода поглинається у вигляді поліасоціатів, що мають хімічний зсув в області dH = 5 м.д., а згодом, завдяки процесу дифузії, - локалізується поблизу електронодонорних центрів полімера (карбонільних і етерних груп), з якими утворює водневозв?язані комплекси. Для таких комплексів характерні менші значення хімічного зсуву. При введенні в систему трифтороцтової кислоти відбувається формування в полімерній матриці системи кластерів вода-кислота з різним вмістом кислоти. Спектрально це проявляється в появі кількох сигналів в області dH = 6–9 м.д., що різняться за величиною хімічного зсуву. Великим значенням хімічного зсуву відповідають кластери з більшою концентрацією кислоти. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-06-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/463 10.15407/hftp09.02.167 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 2 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 167-175 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 2 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 167-175 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 2 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 167-175 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.02 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/463/464 Copyright (c) 2018 V. V. Turov, K. O. Filatova, T. V. Krupska |
| spellingShingle | полімолочна кислота низькотемпературна 1Н ЯМР-спектроскопія кластери води незамерзаюча вода Turov, V. V. Filatova, K. O. Krupska, T. V. Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title | Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title_alt | A study on hydration of polylactic acid and on the effect of organic solvents on it as studied by 1H NMR spectroscopy Исследование гидратации полимолочной кислоты и влияния на нее органических растворителей по данным 1Н ЯМР-спектроскопии |
| title_full | Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title_fullStr | Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title_full_unstemmed | Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title_short | Дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1Н ЯМР-спектроскопії |
| title_sort | дослідження гідратації полімолочної кислоти і впливу на неї органічних розчинників за даними 1н ямр-спектроскопії |
| topic | полімолочна кислота низькотемпературна 1Н ЯМР-спектроскопія кластери води незамерзаюча вода |
| topic_facet | polylactic acid low-temperature 1H NMR spectroscopy water clusters non-freezing water полімолочна кислота низькотемпературна 1Н ЯМР-спектроскопія кластери води незамерзаюча вода полимолочная кислота низкотемпературная 1Н ЯМР-спектроскопия кластеры воды незамерзающая вода |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/463 |
| work_keys_str_mv | AT turovvv astudyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy AT filatovako astudyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy AT krupskatv astudyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy AT turovvv issledovaniegidrataciipolimoločnojkislotyivliâniânaneeorganičeskihrastvoritelejpodannym1nâmrspektroskopii AT filatovako issledovaniegidrataciipolimoločnojkislotyivliâniânaneeorganičeskihrastvoritelejpodannym1nâmrspektroskopii AT krupskatv issledovaniegidrataciipolimoločnojkislotyivliâniânaneeorganičeskihrastvoritelejpodannym1nâmrspektroskopii AT turovvv doslídžennâgídratacíípolímoločnoíkislotiívplivunaneíorganíčnihrozčinnikívzadanimi1nâmrspektroskopíí AT filatovako doslídžennâgídratacíípolímoločnoíkislotiívplivunaneíorganíčnihrozčinnikívzadanimi1nâmrspektroskopíí AT krupskatv doslídžennâgídratacíípolímoločnoíkislotiívplivunaneíorganíčnihrozčinnikívzadanimi1nâmrspektroskopíí AT turovvv studyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy AT filatovako studyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy AT krupskatv studyonhydrationofpolylacticacidandontheeffectoforganicsolventsonitasstudiedby1hnmrspectroscopy |