danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-1-55-62dan-854Research ArticleХИМИЯCHEMISTRYПолимерные комплексы и гидрогели на основе полиакриловой кислоты и поливинилового спиртаPolyacrylic acid and polyvinyl alcohol-based polymer complexes and hydrogelsВоробьёваЕ. В.VorobievaE. V.

Воробьёва Елена Викторовна - доктор химических наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Сурганова 9/1, 220072, Минск

Vorobieva Elena V. - D. Sc. (Chemistry), Associate professor, Head of the Laboratory.

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

evorobieva@igic.bas-net.byИнститут общей и неорганической химии, Национальная академия наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry, National Academy of Sciences of Belarus,2020190320206415562Copyright © Воробьёва Е.В., 20202020Воробьёва Е.В.Vorobieva E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/854

В водном растворе в кислой среде (рН <3) образуются водорастворимые комплексы на основе полиакриловой кислоты (ПАК) и полиэтиленгликоля с молекулярной массой более 6000 или поливинилового спирта (ПВС). Определены условия получения гидрогеля на основе полиакриловой кислоты и поливинилового спирта с высокой степенью набухания (около 500 г воды/г полимера): рН <3, температура 120-140 °С. Степень взаимодействия полимеров прямо пропорциональна содержанию поливинилового спирта в исходной смеси в интервале мольных соотношений ПВС и ПАК от 1 : 1 до 10 : 1, температуре и продолжительности термообработки и обратно пропорциональна молекулярной массе полиакриловой кислоты. Равновесная степень набухания гидрогеля увеличивается при рН среды набухания выше 6, а скорость набухания зависит от диффузии растворителя в гидрогель и определяется размером его частиц и условиями набухания (промывание, перемешивание и т. д.).

In aqueous solution, in the acidic environment (pH <3), water-soluble complexes are formed based on polyacrylic acid (PAA) and polyethyleneglycol with a molecular weight of more than 6000 or on polyvinyl alcohol (PVA). The conditions for obtaining hydrogel based on polyacrylic acid and polyvinyl alcohol with a high degree of swelling (about 500 g of water/g of polymer) were determined: pH <3, temperature 120-140 °С. The degree of interaction of polymers is directly proportional to the content of polyvinyl alcohol in the initial mixture in the range of the molar PVA and PAA ratios from 1 : 1 to 10 : 1, the temperature and duration of heat treatment and is inversely proportional to the molecular weight of polyacrylic acid. The equilibrium degree of hydrogel swelling increases at the pH of the swelling medium above 6, and the swelling rate depends on the solvent diffusion into the hydrogel and is determined by the size of its particles and the swelling conditions (washing, mixing, etc.).

полиакриловая кислотаполивиниловый спиртполиэтиленгликольполимерные комплексыгидрогелиpolyacrylic acidpolyvinyl alcoholpolyethyleneglycolpolymer complexeshydrogelsReferencesСтид, Дж. В. Супрамолекулярная химия / Дж. В. Стид, Дж. Л. Этвуд. - М., 2007. - 480 с.Steed J. V., Atwood J. L. Supramolecular chemistry. John Wiley & Sons, 2009. https://doi.org/10.1002/9780470740880Хохлов, А. Р. Самоорганизация в ион-содержащих полимерных системах / А. Р. Хохлов, Е. Е. Дормидонтова // Успехи физ. наук. - 1997. - Т. 167, № 2. - С. 27-35. https://doi.org/10.3367/ufnr.0167.199702a.0113Khokhlov A. R., Dormidontova E. E. Self-organization in ion-containing polymer systems. Physics-Uspekhi, 1997, vol. 40, no. 2, pp. 109-124. https://doi.org/10.1070/pu1997v040n02abeh000191Кабанов, В. А. Полиэлектролитные комплексы в растворе и в конденсированной фазе / В. А. Кабанов // Успехи химии. - 2005. - Т. 74, № 1. - С. 5-23.Kabanov V. A. Polyelectrolyte complexes in solution and in bulk. Russian Chemical Reviews, 2005, vol. 74, no. 1, pp. 3-20. https://doi.org/10.1070/rc2005v074n01abeh001165Галаев, И. Ю. «Умные» полимеры в биотехнологии и медицине / И. Ю. Галаев // Успехи химии. - 1995. - Т. 64, № 5. - С. 505-524.Galaev I. Yu. Smart polymers in biotechnology and medicine. Russian Chemical Reviews, 1995, vol. 64, no. 5, pp. 471489. https://doi.org/10.1070/rc1995v064n05abeh000161Филиппова, О. Е. «Восприимчивые» полимерные гели / О. Е. Филиппова // Высокомолекулярные соединения. - 2000. - Т. 42, № 12. - С. 2328-2352.Filippova O. E. Responsive polymer gels. Vysokomolekulyarnye soedineniya = Polymer Sciences, 2000, vol. 42, no. 12, pp. 2328-2352 (in Russian).Zeng, Y. Dependence of mechanical properties of macroporous hydrogels polyvinylformal from the maintenance of water / Y. Zeng, R. Wang, B. Zhou // Acta Polym. Sin. - 2005. - N 3. - Р. 363-367.Zeng Y., Wang R., Zhou B. Dependence of mechanical properties of macroporous hydrogels polyvinylformal from the maintenance of water. Acta Polymerica Sinica, 2005, no. 3, pp. 363-367.MacKnight, W. J. Self-Assembled Polyelectrolyte-Surfactant Complexes in Nonaqueous Solvents and in the Solid State / W. J. MacKnight, E. A. Ponomarenko, D. A. Tirrell // Acc. of Chem. Res. - 1998. - Vol. 31, N 12. - P. 781-788. https://doi.org/10.1021/ar960309gMacKnight W. J., Ponomarenko E. A., Tirrell D. A. Self-Assembled Polyelectrolyte-Surfactant Complexes in Nonaqueous Solvents and in the Solid State. Accounts of Chemical Research, 1998, vol. 31, no. 12, pp. 781-788. https://doi.org/10.1021/ar960309gБектуров, Е. А. Полимерные гидрогели / Е. А. Бектуров, И. Э. Сулейменов. - Алматы, 1998. - 237 с.Bekturov E. A., Suleimenov I. E. Polymer hydrogels. Almaty, 1998. 237 p. (in Russian).Belma, I. Swelling behavior and determination of diffusion characteristics of acrylamide-acrylic acid hydrogels / I. Belma // J. Appl. Polym. Sci. - 2004. - Vol. 91, N 2. - P. 1289-1293. https://doi.org/10.1002/app.13270Belma I. Swelling behavior and determination of diffusion characteristics of acrylamide-acrylic acid hydrogels. Journal of Applied Polymer Science, 2004, vol. 91, no. 2, pp. 1289-1293. https://doi.org/10.1002/app.13270Reception of hydrogels of copolymers N-isopropylacrylamide/acrylic acid, sensitive to pH with fast reaction and kinetics their swellings / C. Zhao-Wei [et al.] // J. Appl. Chem. - 2004. - Vol. 21, N 9. - Р. 884-889.Zhao-Wei C., Ming-Qing C., Xiao-Ya L., Yingyong Y. C. Reception of hydrogels of copolymers N-isopropylacryl-amide/acrylic acid, sensitive to pH with fast reaction and kinetics their swellings. Journal of Applied Chemistry, 2004, vol. 21, no. 9, pp. 884-889.El-Neser, E. M. Effect of chemical structure on the properties of some hydrogels prepared by using gamma radiation polymerization / E. M. El-Neser // Polym. Adv. Technol. - 2005. - Vol. 16, N 6. - Р. 489-494. https://doi.org/10.1002/pat.607El-Neser E. M. Effect of chemical structure on the properties of some hydrogels prepared by using gamma radiation polymerization. Polymers for Advanced Technologies, 2005, vol. 16, no. 6, pp. 489-494. https://doi.org/10.1002/pat.60Поверхностные свойства комплексов на основе поликислота - поли-Ы-винилпирролидон / Е. М. Шайхутдинов [и др.] // Коллоидный журн. - 2001. - Т 63, № 6. - С. 850-854.Shaikhutdinov E. M., Abdiev K. Zh., Zhursumbaeva M. B., Khusain S. Kh. Surface Properties of Polyacid-Poly(N-Vinyl Pyrrolidone) Complexes. Colloid Journal, 2001, vol. 63, no. 6, pp. 779-783. https://doi.org/10.1023/a:1013240423994

The authors declare that there are no conflicts of interest present.