Влияние сополимера диметиламиноэтилметакрилата с акриламидом на электрокинетический потенциал натрийкарбоксиметилцеллюлозы

Influence of dimethylaminoethyl methacrylate copolymer with acrylamide on electrokinetic potential of sodium carboxymethyl cellulose
Цитировать:
Зокирова Н.Т., Хазраткулова С.М. Влияние сополимера диметиламиноэтилметакрилата с акриламидом на электрокинетический потенциал натрийкарбоксиметилцеллюлозы // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 1(79). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11050 (дата обращения: 07.07.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье показано, что при смешении различных заряженных полимерных электролитов образуется комплекс при всех соотношениях и знак ξ-потенциала может изменяться. В разбавленных растворах при заряде равном нулю образуется водарастворимый комплекс NaКМЦ с ДМАЭМА-АА. Полная нейтрализация NaКМЦ сополимером происходит при соотношении компонентов 2:1, что указывает на участие обоих функциональных групп сополимера в образовании интерполимерного комплекса.

ABSTRACT

The article shows that when mixing different charged polymer electrolytes, a complex is formed at all ratios and the sign of the ξ-potential can change. In dilute solutions with a charge equal to zero, a water-soluble complex of NaCMC with DMAEMA-AA is formed. Complete neutralization of NaCMC by the copolymer occurs at a component ratio of 2:1, which indicates the participation of both functional groups of the copolymer in the formation of the interpolymer complex.

 

Ключевые слова: полимер, ξ-потенциал, комплекс, NaКМЦ, ДМАЭМА-АА.

Keywords: polymer, ξ-potential, complex, NaCMC, DMAEMA-AA.

 

Введение

При смешении катионактивного полимера с анионактивным обычно происходит взаимодействие полимеров за счет разноименно заряженных функциональных групп, что отражается и на электрокинетическом потенциале смеси полимеров [2; 4]. Определены зависимости плотности поверхностного заряда, электрокинетического потенциала и электропроводности частиц микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) от величены рН и концентрации электролитов (НСI, NaOН, NаСI и СaСI2). Найдены значения рН, соответствующие точке нулевого заряда (рН ТНЗ) и изоэлектрической точке (рН ИЭТ). Показано, что учет электропроводности частиц приводит к более высоким значениям потенциала, рассчитанного по данным электрофоретической подвижности частиц (по Генри), чем по классической формуле Смолуховкого.

Материалы и методы. Нами было изучено изменение электрокинетического потенциала натрийкарбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ) с молекулярной массой 10·104 и со степенью полимеризации 450, содержащей 360 функциональных –СОО–Na групп, способных ионизироваться в водных растворах с образованием отрицательно заряженной полимерной цепи, которая нейтрализуется добавлением положительно заряженного сополимера диметиламиноэтилметакрилата с акриламидом (ДМАЭМА-АА) при соотношении 1:1. Для смешения взяли 0,01 %-ные водные растворы исследуемых полимеров при различных соотношениях.

Результаты и их обсуждения. В качестве боковой жидкости готовили раствор хлористого натрия с таким же значением электропроводности и рН среды [1], что и исходный раствор полимеров NaКМЦ и ДМАЭМА-АА. На рис. 1–3 приведены зависимости времени истечения растворов NaКМЦ, ДМАЭМА-АА в разных концентрациях, а также при соотношениях смеси: 1. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 6:4; 2. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 4:6; 3. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 5:5. Видно, что при разбавлении сохраняется конформация макромолекул и, соответственно, получается линейная зависимость вязкости от концентрации, соответственно, возможно более точно получить и рассчитать скорость движения комплексов макромолекул.

 

Рисунок 1. Калибровочные кривые для расчета зависимости времени истечения растворов Na КМЦ при концентрациях: 1. 0,008 %; 2. 0,006 %; 3. 0,004 %; 4. 0,002 %

 

Рисунок 2. Калибровочные кривые для расчета зависимости времени истечения растворов ДМАЭМА-АА при концентрациях: 1. 0,008 %; 2. 0,006 %; 3. 0,004 %; 4. 0,002 %

 

Рисунок 3. Калибровочные кривые для расчета зависимости времени истечения растворов смеси при соотношениях: 1. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 6:4; 2. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 4:6; 3. ДМАЭМА-АА:NaКМЦ = 5:5

 

Таблица 1.

Результаты исследования растворов NaКМЦ, ДМАЭМА-АА и смеси ДМАЭМА-АА:NaКМЦ

Система

С %

L

T секунд

1

NaКМЦ

0,008

1

88,6

2

90,2

3

90,4

4

92

2

0,006

1

82,2

2

82,8

3

84,8

4

86,6

3

0,004

1

80

2

80,6

3

82,2

4

82,7

 

0,002

1

78,8

2

80,44

3

82

4

82,6

1

ДМАЭМА-АА

0,008

1

86,8

2

88

3

88,6

4

88,8

2

0,006

1

86,4

2

88,2

3

90,2

4

92

3

0,004

1

86,6

2

86,8

3

88,4

4

88,8

 

0,002

1

86,8

2

88,2

3

88,8

4

90,8

1

ДМАЭМА-АА:NaКМЦ

6:4

1

85,2

2

85,6

3

85,5

4

86

2

ДМАЭМА-АА:NaКМЦ

4:6

1

84,2

2

84,6

3

84,7

4

85

3

ДМАЭМА-АА:NaКМЦ

5:5

1

83,2

2

83,6

3

83,7

4

84

 

Из таблицы видно, что у растворов NaКМЦ, ДМАЭМА-АА при разных концентрациях и в смеси в разных соотношениях ДМАЭМА-АА:NaКМЦ вязкость со временем увеличивается. Самоконформационная структура макромолекул в разбавленных растворах свойства не меняет.

Электрофорез макромолекул проводили на приборе для электрофореза (по Рабиновичу и Фодимана) [5], используя изменения зависимости вязкости от пути макромолекул за определенное время электрофореза. Расчет ξ-потенциала комплексов (NaКМЦ-ДМАЭМА-АА) проводили по уравнению [3]:

Получены калибровочные зависимости времени истечения раствора от предполагаемого пути, пройденного макромолекулами, для растворов NaКМЦ, ДМАЭМА-АА и их смесей, по которым и определяли скорость движения макроионов при наложении разности потенциалов. По экспериментальным данным рассчитывали ξ-потенциал исходных полимеров и их смесей.

Электрокинетический потенциал для исходных полимеров отличается по знаку и по величине, а для смесей, как показывают кривые зависимости ξ-потенциала от состава смесей (рис. 4), наблюдается отклонение от аддитивности, минимум которой приходится при соотношении компонентов 1:1. Это можно объяснить тем, что при небольших добавках ДМАЭМА-АА образуется комплекс полимеров, аминогруппы сополимера полностью нейтрализованы и эффективный электрокинетический потенциал комплекса определяется ионизацией карбоксильных групп с образованием более заряженного комплекса (ξ-потенциал уменьшается). При более высоких концентрациях ДМАЭМА-АА ξ-потенциал изменяется более резко и происходит перезарядка комплекса до +55 mВ.

Полная нейтрализация NaКМЦ полимером присходит при соотношении NaКМЦ:ДМАЭМА-АА 2:1. Это указывает на то, что ДМАЭМА-АА нейтрализует NaКМЦ двумя функциональными группами.

Таким образом, при взаимодействии полимерных электролитов происходит образование поликомплексов за счет взаимодействия карбоксильных функциональных групп NaКМЦ с протонированными третичным азотом и амидом сополимера, на что указывает изменение электрокинетического потенциала. Изучая разбавленные растворы полимера, можно определить форму макромолекулы полимера, получить некоторую информацию о степени и природе их характера.

 

Список литературы:

  1. Зокирова Н.Т., Акбаров Х.И., Тиллаев Р.С. Изучение комплексообразования природных и синтетических полиэлектролитов с NaКМЦ в растворе фотометрическим методом // Межд. конф. по химической технологии. – Ташкент, 2007. – С. 36–39.
  2. Нанохимия: новые подходы к созданию полимеров систем со специфическими свойствами / Ю.М. Чернобереженский, Д.Ю. Батуренко, А.Н. Жуков, А.В. Лоренцсон // Сборник тезисов. – Ташкент, 2003. – С. 36–37.
  3. Осербаева А.К., Зокирова Н.Т., Акбаров Х.И. ИК-спектроскопическое изучение молекулярных комплексов // Республиканская научно-техническая конференция «Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение». – Ташкент, 2010. – С. 119–121.
  4. Термодинамика взаимодействия в системе натрийкарбоксиметилцеллюлоза – коллаген / Н.Т. Зокирова, Р.С. Тиллаев, Х.И. Акбаров, М.Х. Курбанова // Композиционные материалы. – 2005. – № 2. – С. 8–10.
  5. Физико-химические исследования полимер-металлических комплексов / Н.Т. Зокирова, А.К. Осербаева, Г.А. Абдуллаева, Х.И. Акбаров [и др.] // «Кимёнинг долзарб муаммолари» республика илмий-амалий конференцияси. – Самарқанд, 2009. – С. 19–20.
Информация об авторах

канд. хим. наук, доцент фармацевтического факультета Ташкентского фармацевтического института, Узбекистан, г. Ташкент

Associate Professor, Candidate of Chemical Sciences of the Pharmaceutical Faculty of the Tashkent Pharmaceutical Institute, Uzbekistan, Tashkent

ст. преп., канд. хим. наук, Ташкентский фармацевтический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Senior Lecturer, Candidate of Chemical Sciences, Tashkent Pharmaceutical Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top