Вплив розчинених газів повітря на механізм передперехідного процесу в водних розчинах гідроксипропілметилцелюлози
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2025.63.347178Ключові слова:
гідроксипропілметилцелюлоза, випаровування, густина, коефіцєнт світлопропусканняАнотація
Досліджується передперехідний процес в водному розчині гідроксипропілметилцелюлози з концентрацією 1,5гр/л із вмістом розчинених газів повітря. Цей процес передує фазовому переходу «золь-гель». Актуальність даного дослідження пов'язана із використанням гідрогелів на основі похідних целюлози у тканинній інженерії, сучасних методах лікування пошкоджень сполучної тканини та ін. Висунуто гіпотезу, що розчинені гази повітря на стадії передперехідного процесу приймають участь при розпорядкуванні примежових водних шарів, що входять до складу гідратних оболонок навколо глобул. Для підтвердження цієї гіпотези проведено експериментальні дослідження, використовуючи наступні методики, а саме, метод випаровування краплини, визначення коефіцієнту світлопропускання та визначення густини водного розчину гідроксипропілметилцелюлози із вмістом розчинених газів повітря та дегазованого розчину. На основі отриманих експериментальних результатів було встановлено, що при наявності розчинених газів повітря у досліджених розчинах, швидкість випаровування на початковому етапі змінюється стрибкоподібно і пов'язано із збільшенням міжфазної деформації води. При аналізі коефіцієнтів світлопропускання газованого та дегазованого розчинів було встановлено, що відмінності між цими розчинами пов'язані із змінами конфігурацій ланцюгів та короткочасними взаємодіями між ними. На основі отриманих температурних залежностей густини досліджуваних розчинів зроблено висновок, що наявність розчинених газів повітря впливає на зміну ступеня щільності при утворенні сітчастої структури гелю. Запропоновано моделі структури газованих та дегазованих розчинів при предперехідному процесі. Визначено молекулярний механізм передперехідного процесу в водних розчинах гідроокстипропілметилцелюлози із вмістом розчинених газів повітря, який пов'язаний із зміною петлеподібних конфігурацій біополімерних ланцюгів за рахунок перерозподілу водневих зв'язків в гідратній оболонці молекул та виникненням за рахунок цих зв'язків короткочасних зіркоподібних конфігурацій між окремим полімерними ланцюгами.
Посилання
Viride A., Wittgren B., Andersson T., Abrahmse S. et al. Influence of Substitution Pat-tern on Solution Behavior of Hydroxypropyl Methylcellulose// Biomacromolecules. –2009. –10. –Р. 522–529.
Забашта Ю.Ф., Ковальчук В.I., Копчанський П., Сафарiк I., Лазаренко М.М., Вер-гун Л.Ю., Булавiн Л.А. Ламелярно-ланцюговi гiдрогелi: особливостi структури// Укр. фiз. журн. –2023. – 68(8). – С. 538-544.
Bulavin L.A., Zabashta Yu.F., Vergun L.Yu. at al. Nanoclusters and sol–gel transition in water solutions of rigid-chain polymers//Molecular Crystals and Liquid Crystals. –2023. –765(1). –Р.82-89.
Gruber Chiaregato C., Daniel Bernardinelli O., Shavandi A., Sabadini E., Freitas Siqueira Petri D. The effect of the molecular structure of hydroxypropyl methyl-cellulose on the states of water, wettability, and swelling properties of cryogels pre-pared with and without CaO2. Carbohydrate// Polymers. –2023. – 316. – Р. 121029-12039.
Ya-Ling Chiang, Yu-Jen Chang, Yun-Ru Chen, Ing-Shouh Hwang. Evidence Support-ing Enrichment of Dissolved Air Gases near Hydrophobic Macromolecules in Aque-ous Solutions// Langmuir. – 2025. – 41. –Р.285−291.
W. Ludwig Kuhn, Jean-Yves Hihn, Bjørn Winther Solemslie, Ole Gunnar Dahlhaug. Comparing and combining methods that enhance liquid–gas mass transfer in a batch reactor: Ultrasonic degassing, aeration by gas bubbling, and liquid agitation// Ultra-sonics Sonochemistry. –2025. – 119. – Р.107389-107400.
Venkateshwar Rao Dugyala , Hisay Lama, Dillip K. Satapathy, MadivalaG. Basava-raj. Role of particle shape anisotropy on crack formation in drying of colloidal sus-pension// Scientific Reports. –2016. –6. –Р. 30708-30715.
Savenko V.S., Verbinska G.M., Bulavin L.A. Computer simulation of evaporation pro-cess of nacl aqueous solution// Укр. фiз. журн. – 2016. –61(9). –C.818-824.
Nabawia A Abdel-Zaher , Manal TH Moselhey , Osiris W Guirguis. Optical Studies of Hydroxypropyl Methylcellulose Thin Films Exposed to UV/Ozone//Journal of Scien-tific and Engineering Research. –2016. – 3(2). –P.84-96.
Peng Geng, Ashish Zore , Michael R. Van De Mark . Investigation of the Evaporation Rate of Water from Colloidal Unimolecular Polymer (CUP) Systems by Isothermal TGA// Polymers. –2020. –12. –C.2752-2772.
Забашта Ю.Ф., Ковальчук В.I., Свечнiкова О.С., Кондратенко С.В., Алексєєв С.О., Британ А.В., Вергун Л.Ю., Булавiн Л.А. Особливостi утворення сiтки в гелях жор-стколанцюгових полiмерiв// Укр. фiз. журн. –2023. – 68(2). –C.132-137.
Josue Addiel Venegas-Sanchez, Motohiro Tagaya , Takaomi Kobayashi Effect of ul-trasound on the aqueous viscosity of several water-soluble polymers// Polymer Jour-nal. –2013. –45. –P.1224–1233.
Saray Perez-Robles , Claudia Carotenuto , Mario Minale. HPMC Hydrogel For-mation Mechanisms Unveiled by the Evaluation of the Activation Energy// Polymers. – 2022. – 14. –P.635-647.
Yukun Bian, Xiuli Cao, Peng Li and Nanrong Zhao. Understanding chain looping kinetics in polymer solutions: crowding effects of microviscosity and collapse// Soft Matter. – 2018. –14. –P.8060-8072.
Danel Z., Halun J., Karbowniczek P. Analytical and Numerical Investigation of Star Polymers in Confined Geometries// Int. J. Mol. Sci. – 2024-25(17). –P.9561-9578.
Jumpei Kida, Keiichi Imato , Raita Goseki, Daisuke Aoki, Masakazu Morimoto, Hideyuki Otsuka. The photoregulation of a mechanochemical polymer scission// Na-ture Communications. –2018. –9. – 3504-3510.
Z. Hashim, S. Alomari, W. Alghamdi, R. Altuwirqi , M. Green Optically observed mul-tiple inter-chain interactions in polyblend semiconducting polymer nanoparticles// RSC.Adv. – 2017. – 7. –P.48308-48314.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
