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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

About the authors

А. С. Семкина

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

Author for correspondence.
Email: anya.semkina.97@bk.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

И. В. Бакеева

МИРЭА — Российский технологический университет

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Russian Federation, Москва

Н. М. Кузнецов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Russian Federation, Москва

А. Е. Крупнин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: anya.semkina.97@bk.ru
Russian Federation, Москва

Т. Е. Григорьев

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

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences