Механические свойства гидрогелей поливинилового спирта: роль химических сшивок и физических узлов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследована реокинетика гелеобразования систем на основе водного раствора поливинилового спирта с химическими сшивками и физическими узлами, в том числе гибридных. Для получения гидрогелей в качестве сшивающих компонентов использовали глутаровый альдегид и/или тетраметоксисилан. Установлено, что на начальном этапе гелеобразования (до достижения критической конверсии гелеобразования) эффективность процесса определяется не химической природой сшивок сетки, а концентрацией сшивающего агента. Выполнен сравнительный анализ механических свойств химических, физических и гибридных гидрогелей при разной температуре. Проведение испытаний в квазистатических условиях на одноосное сжатие и растяжение позволило выявить вклад узлов и сшивок сетки в поведение гибридных гидрогелей и их отличительные особенности.

Об авторах

А. С. Семкина

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

И. В. Бакеева

МИРЭА — Российский технологический университет

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Москва

Н. М. Кузнецов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Москва

А. Е. Крупнин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Москва

Т. Е. Григорьев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; МИРЭА — Российский технологический университет

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Москва; Москва

С. Н. Чвалун

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук; МИРЭА — Российский технологический университет

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Россия, Москва; Москва; Москва

Список литературы

  1. Cao D., Zhang X., Akabar M.D., Luo Y., Wu H., Ke X., Ci T. // Artif. Cells, Nanomedicine Biotechnol. 2019. V. 47. № 1. P. 181.
  2. Zhang L., Shen W., Luan J., Yang D., Wei G., Yu L., Lu W., Ding J. // Acta Biomater. 2015. V. 23. P. 271.
  3. Zhao J., Xiong J., Ning Y., Zhao J., Wang Z., Long L., He H., Gou J., Yin T., Tang X., Zhang Y.// Eur. J. Pharm. Biopharm. 2023. V. 185. P. 44.
  4. Peng H., Sun X., Weng W., Fang X. // Polym. Mater. Energy Electron. Appl. 2017. P. 325.
  5. Reghunadhan A., Krishna A., Jose A.J. // Polym. Science and Innovative Applications: Materials, Techniques, and Future Developments. Amsterdam: Elsevier, 2020. P.393.
  6. Rogovina L.Z., Vasil՛ev V.G., Braudo E.E. // Polymer Science C. 2008. V. 50. № 1. P. 85.
  7. Malkin A.Y., Derkach S.R., Kulichikhin V.G. // Gels. 2023. V.9. № 9 (715). P.1.
  8. Nath P.C., Debnath S., Sridhar K., Inbaraj B.S., Nayak P.K., Sharma M. // Gels. 2023. V. 9. № 1. P. 1.
  9. Erol O., Pantula A., Liu W., Gracias D.H. // Adv. Mater. Technol. 2019. V. 4. № 4. P. 1.
  10. Kasai R.D., Radhika D., Archana S., Shanavaz H., Koutavarapu R., Lee D.Y., Shim J. // Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2023. V. 72. № 13. P. 1059.
  11. Kaith B.S., Singh A., Sharma A.K., Sud D. // J. Polym. Environ. 2021. V. 29. № 12. P. 3827.
  12. Sánchez-Cid P., Jiménez-Rosado M., Romero A., Pérez-Puyana V. // Polymers (Basel). 2022. V. 14. P. 1.
  13. Chamkouri H. // Am. J. Biomed. Sci. Res. 2021. V. 11. № 6. P. 485.
  14. Kuznetsova V.S., Vasilyev A.V., Grigoriev T.E., Zagoskin Y.D., Chvalun S.N., Buharova T.B., Goldshtein D.V., Kulakov A.A. // Stomatologiya. 2017. V. 96. № 6. P. 68.
  15. Chopra H., Singh I., Kumar S., Bhattacharya T., Rahman M.H., Akter R., Kabir M.T. // Curr. Drug Deliv. 2022. V. 19. № 6. P. 658.
  16. Caló E., Khutoryanskiy V.V. // Eur. Polym. J. 2015. V. 65. P. 252.
  17. Shibaev A.V., Philippova O.E. // Polymer Science C. 2022. V. 64. №. 1. P. 26.
  18. Dobrynin A., Tian Y., Jacobs M., Nikitina E., Maw M., Vashahi F., Sheiko S., Ivanov D. // Nat. Mater. 2023. V. 22. № 11. P. 1394.
  19. Hu X., Zhang D., Sheiko S.S. // Adv. Mater. 2018. V. 30. № 26. P. 1.
  20. Maitra J., Shukla V.K. // Am. J. Polym. Sci. 2014. V. 4. № 2. P. 25.
  21. Wang M., Bai J., Shao K., Tang W., Zhao X., Lin D., Huang S., Chen C., Ding Z., Ye J. // Int. J. Polym. Sci. 2021. V. 2021. ID2225426. P. 1.
  22. Ma L., Chai C., Wu W., Qi P., Liu X., Hao J. // Carbohydr. Polym. 2023. V. 305. P. 1.
  23. Dorkhani E., Faryabi A., Noorafkan Y., Heirani A., Behboudi B., Fazeli M.S., Kazemeini A., Keramati M.R., Keshvari A., Ahmadi Tafti S.M. // J. Appl. Biomater. Funct. Mater. 2023. V. 21. P. 1.
  24. Shen Z., Chen F., Zhu X., Yong K.T., Gu G. // J. Mater. Chem. B. 2020. V. 8. № 39. P. 8972.
  25. Mehrotra T., Zaman M.N., Prasad B.B., Shukla A., Aggarwal S., Singh R. // Environ. Sci. Pollut. Res. Environment. Sci. Pollution Res. 2020. V. 27. № 9. P. 9167.
  26. Bolto B., Tran T., Hoang M., Xie Z. // Prog. Polym. Sci. 2009. V. 34. № 9. P. 969.
  27. Hansen E.W., Holm K.H., Jahr D.M., Olafsen K., Stori // Polymer. 1997. V. 38. № 19. P. 4863.
  28. Morandim-Giannetti A. de A., Rubio S.R., Nogueira R.F., Ortega F dos S., Magalhães O. -J., Schor P., Bersanetti P.A. // J. Biomed. Mater. Res. B 2018. V. 106. № 4. P. 1558.
  29. Pirzada T., Shah S.S. // Chem. Eng. Technol. 2014. V. 37. № 4. P. 620.
  30. Чалых А.Е., Герасимов В.К., Кулагина Г.С. // Химия и хим. технология. 2009. Т. 49. № 11. С. 79.
  31. Iler R.K // The Chemistry of Silica. New York: Wiley, 1979
  32. Liu Y., Chen H., Zhang L., Yao X. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2002. V. 25. № 2. P. 95.
  33. Arif Z., Sethy N.K., Mishra P.K., Upadhayay S.N., Verma B. // J. Porous Mater. 2018. V. 25. № 4. P. 1203.
  34. Reis E.F., Campos F.S., Lage A.P., Leite R.C., Heneine L.G., Vasconcelos W.L., Lobato Z.I.P., Mansur H.S. // Mater. Res. 2006. V. 9. № 2. P. 185.
  35. Andrade G.I., Barbosa-Stancioli E.F., Mansur A.A.P., Vasconcelos W.L., Mansur H.S. // J. Mater. Sci. 2008. V. 43. № 2. P. 450.
  36. Dodda J.M., Bělský P., Chmelař J., Remiš T., Smolná K., Tomáš M., Kullová L., Kadlec J. // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. № 19. P. 6477.
  37. Peppas N.A., Merrill E.W. //. J Appl Polym Sci.1977. V. 21. P. 1763.
  38. Flory P.J., Rehner J. // J. Chem. Phys. 1943. V. 11. № 11. P. 512.
  39. Bristow G.M., Watson W.F. // Welwyn Garden City: The British Rubber Producers՛ Research Association. 1958. P. 1731.
  40. Jimenez-Vergara A.C., Lewis J., Hahn M.S., Munoz-Pinto D.J. // J. Biomed. Mater. Res. B. 2018. V. 106. № 3. P. 1339.
  41. Mark J.E. // Polymer Data Handbook. New York: Oxford Univ. Press, 1999.
  42. Ghosh J., Hait S., Ghorai S., Mondal D., Heinrich G., Wießner S., Das A., De D. // Research Square. 2021.
  43. El-Sabbagh S.H., Yehia A.A. // Egypt. J. Solids. 2007. V. 30. № 2. P. 157.
  44. Kumar N., Rao V.V. // MIT Int. J. Mech. Eng. 2016. V. 6. № 1. P. 43.
  45. Innocenzi P. // The Sol-to-Gel Transition. Sassari: Springer, 2019.
  46. Winter H. // Polym. Eng. Sci. 1987. V. 27. № 22. P. 1698.
  47. Папков С.П. // Студнеобразное состояние полимеров. М.: Химия. 1974.
  48. Flory P.J. // Principles of Polymer Chemistry. New York: Cornell Univ. Press, 1953.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024