danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-6-678-684dan-928Research ArticleХИМИЯCHEMISTRYВлагопоглощающие материалы на основе полимерного гидрогеля и бентонитаWater-absorbing materials based on polymer hydrogel and bentoniteВоробьёваЕ. В.VorobievaE. V.

Воробьёва Елена Викторовна – д-р хим. наук, доцент, заведующая лабораторией

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск 

Vorobieva Elena V. – D. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the Laboratory

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

evorobieva@igic.bas-net.byИнститут общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202031122020646678–684Copyright © 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/928

Рассмотрены вопросы получения, сорбционные и реологические свойства композиционных материалов на основе полимерного гидрогеля и бентонита. Показано, что бентонит препятствует коллапсу гидрогеля в водных растворах электролитов и приводит к увеличению влагосодержания после коллапса. После нескольких повторных циклов набухания в воде с последующей сушкой при 60 и 110 °С степень набухания композита выше, чем гидрогеля. В интервале температур от 20 до 40 °С полимерный гидрогель и композит способны выдерживать не менее десяти циклов набухания и сушки без изменения степени набухания.

The article deals with the production, sorption and rheological properties of composite materials based on polymer hydrogel and bentonite. It is shown that bentonite prevents the collapse of the hydrogel in aqueous solutions of electrolytes and leads to an increase in the moisture content after the collapse. After several repeated cycles of swelling in water, followed by drying at 60 and 110 °C, the degree of swelling of the composite is higher than that of the hydrogel. In the temperature range from 20 to 40 °C, the polymer hydrogel and the composite are able to withstand at least ten cycles of swelling and drying without changing the degree of swelling.

композиционный материалполимерный гидрогельбентонитвлагопоглощениереологиянабуханиеколлапсcomposite materialpolymer hydrogelbentonitemoisture absorptionrheologyswellingcollapseReferencesРоговина, Л. З. К определению понятия «полимерный гель» / Л. З. Роговина, В. Г. Васильев, Е. Е. Браудо // Высокомолекулярные соединения. Сер. С. – 2008. – Т. 50, № 7. – С. 1397–1406.Rogovina L. Z., Vasil’ev V. G., Braudo E. E. Definition of the concept of polymer gel. Polymer Science, Series C, 2008, vol. 50, no. 1, pp. 85–92. https://doi.org/10.1134/s1811238208010050Osada, Y. Polymer gels / Y. Osada, J. P. Gong, Y. Tanaka // Journal of Macromolecular Science. – 2004. – Vol. 44, N 1. – P. 87–112. https://doi.org/10.1081/mc-120027935Osada Y., Gong J. P., Tanaka Y. Polymer gels. Journal of Macromolecular Science, 2004, vol. 44, no. 1, pp. 87–112. https://doi.org/10.1081/mc-120027935Filippova, О. Е. Responsive polymer gels / О. Е. Filippova // Высокомолекулярные соединения. – 2000. – Т. 42, № 12. – C. 2328–2352.Filippova O. E. Responsive polymer gels. Vysokomolekulyarnye soedineniya. Seriya C = Polymer Science, Series C, 2000, vol. 42, no. 12, pp. 2328–2352.Hydrogels in biology and medicine: From molecular principles to bionanotechnology / N. A. Peppas [et al.] // Advanced materials. – 2006. – Vol. 18, N 11. – P. 1345–1360. https://doi.org/10.1002/adma.200501612Peppas N. A., Hilt J. Z., Khademhosseini A., Langer R. Hydrogels in biology and medicine: from molecular principles to bionanotechnology. Advanced materials, 2006, vol. 18, no. 11, pp. 1345–1360. https://doi.org/10.1002/adma.200501612Abd El-Mohdy, H. L. Radiation synthesis of nanosilver/polyvinyl alcohol/celluloseacetate/gelatin hydrogels for wound dressing / H. L. Abd El-Mohdy // Journal of Polymer Research. – 2013. – Vol. 20, N 6. – P. 177–189. https://doi.org/10.1007/s10965-013-0177-6Abd El-Mohdy H. L. Radiation synthesis of nanosilver/poly vinyl alcohol/cellulose acetate/gelatin hydrogels for wound dressing. Journal of Polymer Research, 2013, vol. 20, no. 6, pp. 177–189. https://doi.org/10.1007/s10965-013-0177-6Евсикова, O. B. Синтез, набухание и адсорбционные свойства композитов на основе полиакриламидного геля и бентонита натрия / О. В. Евсикова, С. Г. Стародубцев, А. Р. Хохлов // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. – 2002. – Т. 44, № 5. – С. 802–808.Evsikova O. V., Starodubtsev S. G., Khokhlov A. R. synthesis, swelling, and adsorption properties of composites based on poly(acrylamide) gel and sodium bentonite. Polymer Science. Series A, 2002, vol. 44, no. 5, pp. 491–496 (in Russian).Соколов, В. Н. Глинистые породы и их свойства / В. Н. Соколов // Соросовский образовательный журн. – 2000. – Т. 6, № 9. – С. 59–65.Sokolov V. N. Clay rocks and their properties. Sorosovskii obrazovatel’nyi zhurnal [Soros Educational Journal], 2000, vol. 6, no. 9, pp. 59–65 (in Russian).Осипов, В. И. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств / В. И. Осипов, В. Н. Соколов. – М.: ГЕОС, 2013. – 576 с.Osipov V. I., Sokolov V. N. Clays and their properties. Composition, structure and formation of properties. Moscow, GEOS Publ., 2013. 576 p. (in Russian).Полимерные комплексы на основе полиакриловой кислоты, полиэтиленгликоля и поливинилового спирта / Е. В. Воробьева [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2008. – № 1. – С. 28–32.Vorobieva E. V., Krutko N. P., Basalyga I. I., Matrunchik Yu. V. Polymer complexes based on polyacrylic acid, polyethylene glycol and polyvinyl alcohol. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical Series, 2008, no. 1, pp. 28–32 (in Russian).Poly(vinyl alcohol)/poly(acrylic acid) hydrogels: FT-IR spectroscopic characterization of crosslinking reaction and work at transition point / K. F. Arndt [et al.] // Acta Роlymerica. – 1999. – Vol. 50, N 11–12. – Р. 383–390. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-4044(19991201)50:11/12%3C383::aid-apol383%3E3.0.co;2-zArndt K. F., Richter A., Ludwig S., Zimmermann J., Kressler J., Kuckling D., Adler H.-J. Poly(vinyl alcohol)/poly(acrylic acid) hydrogels: FT-IR spectroscopic characterization of crosslinking reaction and work at transition point. Acta Polymerica, 1999, vol. 50, no. 11–12, pp. 383–390. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-4044(19991201)50:11/12%3C383::aid-apol383%3E3.0.co;2-zEquilibrium swelling and kinetics of pH-responsive hydrogels: models, experiments, and simulations / S. K. De [et al.] // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2002. – Vol. 11, N 5. – P. 544–555. https://doi.org/10.1109/jmems.2002.803281De S. K., Aluru N. R., Johnson B., Crone W. C., Beebe D. J., Moore J. Equilibrium swelling and kinetics of pH-responsive hydrogels: models, experiments, and simulations. Journal of Microelectromechanical Systems, 2002, vol. 11, no. 5, pp. 544–555. https://doi.org/10.1109/jmems.2002.803281Horkay, F. Osmotic swelling of polyacrylate hydrogels in physiological salt solutions / F. Horkay, I. Tasaki, P. J. Basser // Biomacromolecules. – 2000. – Vol. 1, N 1. – P. 84–90. https://doi.org/10.1021/bm9905031Horkay F., Tasaki I., Basser P. J. Osmotic swelling of polyacrylate hydrogels in physiological salt solutions. Biomacromolecules, 2000, vol. 1, no. 1, pp. 84–90. https://doi.org/10.1021/bm9905031Исследование сорбционных характеристик полимерных минерал-наполненных композитов для медицины / Ю. А. Игнатьева [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2014.‒ Т. 5, № 93. – C. 52–56.Ignatieva Yu. A., Uspenskaya M. V., Borisov O. V., Olekhnovich R. O., Evseev R. A., Kasanov K. N. Investigation of sorption characteristics of polymeric mineral-filled composites for medicine. Nauchno-tekhnicheskii vestnik informatsionnykh tekhnologii, mekhaniki i optiki [Scientific and technical bulletin of information technologies, mechanics and optics], 2014, vol. 5, no. 93, pp. 52–56 (in Russian).Шрамм, Г. Основы практической реологии и реометрии / Г. Шрамм. – М.: КолосС, 2003. – 312 с.Schramm G. Fundamentals of practical rheology and rheometry. Moscow, KolosS Publ., 2003. 312 p. (in Russian).

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