Международный
научный журнал

Исследование кинетики набухания синтезированных гидрогелей на основе гидролизованного полиакрилонитрила


Research of swelling kinetics of synthesized hydrogels based on the hydrolyzed polyacrylonitrile

Цитировать:
Ширинов Ш.Д., Джалилов А.Т. Исследование кинетики набухания синтезированных гидрогелей на основе гидролизованного полиакрилонитрила // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 3(45). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5601 (дата обращения: 18.08.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В статье показаны сведения по исследованию кинетики набухания синтезированных гидрогелей на основе гидролизованного полиакрилонитрила. Приведены сравнительные данные по кинетики набухания в дистиллированной воде некоторых видов местных гидрогелей и гидрогеля АКВАСОРБ 3005.

ABSTRACT

In the article information on the study of swelling kinetics of synthesized hydrogels based on hydrolyzed polyacrylonitrile is presented. Comparative data on swelling kinetics in distilled water of some types of local hydrogels and AQUASORB 3005 hydrogel are presented.

 

Ключевые слова: макромолекулярная гидрогель, гидролизованный полиакрилонитрил, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, сшивающий агент, кинетика набухания.

Keywords: macromolecular hydrogel; hydrolyzed polyacrylonitrile; polyacrylamide; carboxylmethylcellulose; crosslinking agent; swelling kinetics.

 

Введение. В настоящее время всё больше внимания уделяется экологии и тут немецкие учёные тоже идут на несколько шагов впереди остальных. Ими создан первый в мире калий полиакрилатный сшитый гидрогель. Это безакриламидный гидрогель серии Штокосорб 660, который вообще не имеет никаких ограничений по дозировке внесения в почву. Остальные страны, в том числе и Франция, выпускают гидрогель, состоящий из акриламида и акрилата калия, которые соответствуют по качеству и экология серии Штокосорб 500, выпускаемого до 2011 года. В их составе не более 0,02% акриламида и 0,06% акриловой кислоты. Что укладывается в экологические нормы в соответствие с директивой ЕС 93/112/ЕС. На сегодняшний день Германия и Франция самые большие в мире производители гидрогеля для сельского хозяйства [1, с.11-13].

Экспериментальная часть. Набухание полимерных гидрогелей изучали гравиметрическим методом, в специальных ячейках, снабженных сеткой из нейлонового полимерного материала. Набухания обычно начинается при взаимодействии полимеров с растворителями. Процесс набухания это поглощение рас­творителя веществом, объем и масса которого при этом увеличи­ваются. Набухание наиболее характерно именно для высокомоле­кулярных соединений. В результате набухания их объем, и масса могут увеличиваться в 10—15 раз.

Степень набухания определяется массой жидкости, поглощен­ной единицей массы вещества на данной стадии набухания при определенной температуре:

а = (m-m0)/m0

где, m0,m — масса вещества до и после набухания соответственно.

Результаты и их обсуждение. В Ташкентском научно-исследовательском институте химической технологии (ТНИИХТ) впервые синтезированы более 15 видов гидрогелей на основе ГИПАН (гидролизованный полиакрилонитрил), К-4 (гидролизо­ванный полиакриламид) ПАА (полиакриламид), КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), крахмала, целлюлозы, полифосфата, которые приводят к образованию сетчатой пространственной структуры, обладающей высокими водосорби­рующими свойствами [2, 3]. Полученные гидрогели способны поглощать более 300-350 г воды на 1 г гидрогеля.

На рисунке показана сравнительная кинетика набухания в дистиллированной воде некоторых видов местных гидрогелей и гидрогеля (АКВАСОРБ 3005).

 

Рисунок 1. Кинетика набухания различных гидрогелей:

 1-промышленный гидрогель (АКВАСОРБ 3005); 2-ГИПАН1; 3-ГИПАН+Э; 4-ГИПАН+Ф; 5*-К-4+ЭХГА

 

Таблица 1.

Кинетика набухания гидрогеля на основе ГИПАН

Степень измельчения

Время набухания, мин. (дистил. вода 20 0С ).

1

5

10

20

30

40

50

60

1

Мелкая фракция

до 0,2 мм.

50

150

280

340

350

   

2

Средняя фракция,

от 0,2 мм. до 1,0 мм

30

90

150

220

290

340

350

 

3

Большая фракция, гранулированные – более 1,0 мм.

12

45

80

130

180

230

280

320

       

Из таблицы видно, что при измельчении гидрогеля до 0,2 мм степень набухания его достигает 350 за 30 минут, степень набухания гидрогеля со средней фракцией измельчения от 0,2 мм до 1,0 мм достигает до 350 за 50 минут, а частицы гидрогеля более 1,0 мм показывают степень набухания 320 только лишь после 60 минут. Можно сделать вывод, что у мелких фракций гидрогеля время набухания достигает максимума в два раза быстрее, чем частицы с гранулами более 1,0 мм.

 

Рисунок 2. Зависимость степени набухания гидрогеля от времени:

1 - Мелкая фракция до 0,2 мм. 2 - Средняя фракция, от 0,2 мм. до 1,0.
3 - Крупная фракция, гранулированный вид – более 1,0 мм.

 

Выводы. Эффективность используемых гидрогелей зависит от размера частиц. Чем мельче частицы гидрогеля, тем они быстрее набухают в воде, но крупные частицы дольше удерживают влагу. При измельчении гидрогеля до 0,2 мм время набухания достигает максимума в два раза быстрее, чем частицы с гранулами более 1,0 мм.

 

Список литературы:
1. Ширинов Ш.Д., Джалилов А.Т., Ёриев O.M., Ахмедов В.Н. Синтез гидрогелей на основе промышленных отходов и перспектива эффективного использования их в различных областях // Химическая технология. Контроль и управление. Международный научно-технический журнал. Ташкент.: -2010 й., №1, -с.11-13.
2. Ширинов Ш.Д., Адилов Р.И., Каримов М.У., Кучаров Х.Б. Изучение физико-химических свойств полимерных гидрогелей, полученных на основе частично гидролизованного полиакрилонитрила // «Кимё ва озиқ - овқат саноатлари ҳамда нефт –газ қайта ишлашнинг инновацион технологияларини долзарб муаммолари» Илмий – техникавий анжуманининг мақолалар тўплами. Тошкент кимё-технология институти. Тошкент.:-2012 й. 22-ноябрь., 104-105- б.
3. Ширинов Ш.Д., Қамбарова А.А., Тўхтаева Г.Г, Джалилов А.Т. Получение полимерных гидрогелей с добав-лением в них сшивающих агентов и исследования их физико-химических свойств // «Композицион қурилиш материаллари назарияси ва инновацион технологиялар» Республика илмий амалий анжумани. Тошкент архитектура – қурилиш институти. Тошкент.: -2012 й. 8-9 май.

 

Информация об авторах:

Ширинов Шавкат Давлатович Shavkat Shirinov

младший научный сотрудник ТНИИХТ, 111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат 

Junior Research Scientist of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, the Republic of Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District, Ibrat


Джалилов Абдулахат Турапович Abdulakhat Djalilov

д-р хим. наук, профессор, директор ГУП «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», 111116, Узбекистан, Ташкентская область, Зангиатинский район, п/о Шуро-базар

doctor of chemistry, professor, director of the Stat Unitary Enterprise Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, P / o Shuro-bazaar


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.