Особливості гелеутворення і агрегації у водних розчинах гідроксипропілцелюлози з солями NaCl, NaI і AgNO3
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.3.207Ключові слова:
гідроксипропілцелюлоза, солі, гелеутворення, агрегаціяАнотація
Турбiдиметричним методом та методом статичного розсiяння свiтла дослiджено особливостi гелеутворення та агрегацiї у 2% та 0,2% (мас.) водних розчинах гiдроксипропiлцелюлози (ГПЦ) з солями NaCl, NaI i AgNO3. Встановлено, що введення вказаних солей у 2% розчин зменшує коефiцiєнт поверхневого натягу на межi золь- та гель-фази, по-нижує нижню критичну температуру розчину (НКТР) та сповiльнює швидкiсть золь-гель переходу. З даних по статичному розсiянню свiтла випливає, що у розбавлених (1 : 10) водних розчинах ГПЦ при температурi, вищiй за НКТР, у присутностi солей утворюються значнi надмолекулярнi асоцiати (кластери), розмiр яких перевищує довжину хвилi видимого свiтла у декiлька разiв. Спостерiгалося випадання осадiв полiмеру. Показано, що iнтенсивнiсть вiдбитого свiтла може бути описана як функцiя розмiру кластера у рамках теорiї розсiяння Мi. Встановлено, що густина полiмерних агрегатiв у розчинi з AgNO3 є найвищою порiвняно з рештою дослiджених зразкiв, що пояснюється вiдновленням нiтрату срiбла до металу. Осадження кластерiв ГПЦ з наночастинками срiбла може бути використано у технологiях створення композитних полiмерних плiвок з бактерицидною та фунгiцидною активнiстю.
Посилання
T. Okano. Biorelated Polymers and Gels: Controlled Release and Applications in Biomedical Engineering (Polymers, Interfaces and Biomaterials) (Academic Press, 1998) [ISBN: 978-0125250900].
K. Kamide. Cellulose and Cellulose Derivatives: Molecular Characterization and its Applications (Elsevier Science, 2005) [ISBN: 978-0080454443].
S.M.F. Kabir, P.P. Sikdar, B. Haque, M.A.R. Bhuiyan, A. Ali, M.N. Islam. Cellulose-based hydrogel materials: Chemistry, properties and their prospective applications. Prog. Biomater. 7, 153 (2018).
https://doi.org/10.1007/s40204-018-0095-0
C.A. Bishop. Vacuum Deposition onto Webs, Films and Foils (Elsevier Inc., 2016) [ISBN: 978-0323296441].
M. Lazarenko, A. Alekseev, Yu. Zabashta, S. Tkachev, V. Kovalchuk, D. Andrusenko, Yu. Grabovsky, L. Bulavin. Estimation of water content in cellulose materials. Cellul. Chem. Technol. 54, 199 (2020).
R. Barbucci. Hydrogels: Biological Properties and Applications (Springer-Verlag Italia, 2009) [ISBN: 978-8847011038].
https://doi.org/10.1007/978-88-470-1104-5
S. Rimmer. Biomedical Hydrogels: Biochemistry, Manufacture and Medical Applications (Woodhead Publ., 2016) [ISBN: 978-0081017418].
N.A. Peppas. Hydrogels in Medicine and Pharmacy: Properties and Applications (Routledge Revivals) (CRC Press Inc., 2019) [ISBN: 978-0367261115].
D.C. Harsh, S.H. Gehrke. Controlling the swelling characteristics of temperature-sensitive cellulose ether hydrogels. J. Control. Release 17, 175 (1991).
https://doi.org/10.1016/0168-3659(91)90057-K
Z. Zhang, L. Chen, C. Zhao, Y. Bai, M. Deng, H. Shan, X. Zhuang, X. Chen, X. Jing. Thermo- and pH-responsive HPC-g-AA/AA hydrogels for controlled drug delivery applications. Polymer 52, 676 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2010.12.048
Y. Bai, Z. Zhang, A. Zhang, L. Chen, C. He, X. Zhuang, X. Chen. Novel thermo- and pH-responsive hydroxypropyl cellulose- and poly (l-glutamic acid)-based microgels for oral insulin controlled release. Carbohydr. Polym. 89, 1207 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.03.095
A. Nakamura, R. Ogai, K. Murakami. Development of smart window using an hydroxypropyl cellulose-acrylamide hydrogel and evaluation of weathering resistance and heat shielding effect. Sol. Energy Mater Sol. Cells. 232, 111348 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111348
E.S. Abdel-Halim, S.S. Al-Deyab. Utilization of hydroxypropyl cellulose for green and efficient synthesis of silver nanoparticles. Carbohydr. Polym. 86, 1615 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.06.072
A. Salama, R.E. Abouzeid, M.E. Owda, I. Cruz-Maya, V. Guarino. Cellulose-silver composites materials: Preparation and applications. Biomolecules 11, 1684 (2021).
https://doi.org/10.3390/biom11111684
S.N.A. Bukhari, M.A. Hussain, A. Shah, I. Jantan, M.R. Shah, M.N. Tahir, R. Ahmad. Hydroxypropylcellulose as a novel green reservoir for the synthesis, stabilization, and storage of silver nanoparticles. Int. J. Nanomed. 10, 2079 (2015).
https://doi.org/10.2147/IJN.S75874
T. Suwan, S. Khongkhunthian, S. Okonogi. Silver nanoparticles fabricated by reducing property of cellulose derivatives. Drug Discov. Ther. 13, 70 (2019).
https://doi.org/10.5582/ddt.2019.01021
G. Biliuta, A.-C. Bost˘anaru-Iliescu, M. Mare¸s, C. PavlovEnescu, V. N˘astas˘a, O. Burduniuc, S. Coseri. Antibacterial and antifungal silver nanoparticles with tunable size embedded in various cellulose-based matrice. Molecules 27, 6680 (2022).
https://doi.org/10.3390/molecules27196680
Hydroxypropyl Cellulose. https://www.alfa.com/en/catalog/043400/ (accessed on February 22, 2024).
V.I. Kovalchuk, O.M. Alekseev, M.M. Lazarenko. Turbidimetric monitoring of phase separation in aqueous solutions of thermoresponsive polymers. J. Nano- Electron. Phys. 14, 01004 (2021).
https://doi.org/10.21272/jnep.14(1).01004
V.I. Kovalchuk. Phase separation dynamics in aqueous solutions of thermoresponsive polymers. Cond. Matter Phys. 24, 43601 (2021).
https://doi.org/10.5488/CMP.24.43601
Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, L.A. Bulavin. Kinetics of the first-order phase transition in a varying temperature field. Ukr. J. Phys. 66, 978 (2021).
https://doi.org/10.15407/ujpe66.11.978
Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, O.S. Svechnikova, L.A. Bulavin. Determination of the surface tension coefficient of polymer gel. Ukr. J. Phys. 67, 365 (2022).
https://doi.org/10.15407/ujpe67.5.365
O.M. Alekseev, Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, M.M. Lazarenko, L.A. Bulavin. The structure of polymer clusters in aqueous solutions of hydroxypropylcellulose. Ukr. J. Phys. 64, 238 (2019).
https://doi.org/10.15407/ujpe64.3.238
S.V. Troshenkova, E.S. Sashina, N.P. Novoselov, K.-F. Arndt. Light scattering in diluted solutions of cellulose and hydroxypropylcellulose in 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate. Rus. J. Gen. Chem. 80, 501 (2010).
https://doi.org/10.1134/S1070363210030229
O.M. Alekseev, Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, M.M. Lazarenko, E.G. Rudnikov, L.A. Bulavin. Structural transition in dilute solutions of rod-like macromolecules. Ukr. J. Phys. 65, 50 (2020).
https://doi.org/10.15407/ujpe65.1.50
S.A. Vshivkov. Phase Transitions and Structure of Polymer Systems in External Fields (Cambridge Scholars Publishing, 2019) [ISBN: 978-1527532960].
P.J. Flory. Principles of Polymer Chemistry (Cornell University Press, 1954) [ISBN: 978-0801401343].
M.M. Lazarenko, O.M. Alekseev, S.G. Nedilko, A.O. Sobchuk, V.I. Kovalchuk, S.V. Gryn, V.P. Scherbatskyi, S.Yu. Tkachev, D.A. Andrusenko, E.G. Rudnikov, A.V. Brytan, K.S. Yablochkova, E.A. Lysenkov, R.V. Dinzhos, T. Sabu, T.R. Abraham. Impact of the alkali metals ions on the dielectric relaxation and phase transitions in water solutions of the hydroxypropylcellulose. In: Nanoelectronics, Nanooptics, Nanochemistry and Nanobiotechnology, and Their Applications. Selected Proceedings of the 10th International Conference on Nanotechnologies and Nanomaterials (NANO2022), 25-27 August 2022, Ukraine (Springer, 2023), p. 37.
https://doi.org/10.1007/978-3-031-42708-4_3
G. Mie. Beitr¨age zur Optik tr¨uber Medien, speziell kolloidaler Metall¨osungen. Ann. Phys. 330, 377 (1908).
https://doi.org/10.1002/andp.19083300302
D. Tzarouchis, A. Sihvola. Light scattering by a dielectric sphere: Perspectives on the Mie resonances. Appl. Sci. 8, 184 (2018).
https://doi.org/10.3390/app8020184
M. Kerker, D.S. Wang, C.L. Giles. Electromagnetic scattering by magnetic spheres. J. Opt. Soc. Am. 73, 765 (1983).
https://doi.org/10.1364/JOSA.73.000765
Ch. M¨atzler. MATLAB Functions for Mie Scattering and Absorption (Institute of Appl. Phys.: Bern, Switzerland, 2002), Research Report No. 2002-11.
Mie Scattering Calculator. https://omlc.org/calc/mie_calc.html (accessed on February 22, 2024).
A.A. Maklakova, V.G. Kulichikhin, A.Y. Malkin. The formation and elasticity of a hydroxypropyl cellulose film at a water-air interface. Colloid J. 81, 696 (2019).
https://doi.org/10.1134/S1061933X19060103
M. Lazarenko, S. Nedilko, S. Gryn, V. Scherbatskyi, V. Kovalchuk, M. Lazarenko, A. Sobchuk, D. Andrusenko, O. Alekseev. Influence of Na+ and Cl− ions on the properties of hydroxypropyl cellulose solutions. In: Proc. of the 2022 IEEE 41st Int. Conf. on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, Ukraine, October 10-14, 2022, p. 418.
https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927040
A.R. Khokhlov, E.E. Dormidontova. Self-organization in ion-containing polymer systems. Phys.-Uspekhi 40, 109 (1997).
https://doi.org/10.1070/PU1997v040n02ABEH000191
L.A. Bulavin, N.I. Lebovka, Yu.A. Kyslyi, S.V. Khrapatyi, A.I. Goncharuk, I.A. Mel'nyk, V.I. Koval'chuk. Microstructural, rheological, and conductometric studies of multiwalled carbon nanotube suspensions in glycerol. Ukr. J. Phys. 56, 217 (2011).
N.I. Lebovka, Yu.Yu. Tarasevich, L.A. Bulavin, V.I. Kovalchuk, N.V. Vygornitskii. Sedimentation of a suspension of rods: Monte Carlo simulation of a continuous twodimensional problem. Phys. Rev. E 99, 052135 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.99.052135
M. Stoian, T. Maurer, S. Lamri, I. Fechete. Techniques of preparation of thin films: Catalytic combustion. Catalysts 11, 1530 (2021).
https://doi.org/10.3390/catal11121530
C. Trinh, Y. Wei, A. Yadav, M. Muske, N. Grimm, Z. Li, L. Thum, D. Wallacher, R. Schl¨ogl, K. Skorupska, R. Schlatmann, D. Amkreutz. Reactor design for thin film catalyst activity characterization. Chem. Eng. J. 477, 146926 (2023).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
