Для цитирования:
Бабичева Т. С., Шиповская А. Б. Вязкостные свойства растворов хитозана в гликолевой кислоте // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2020. Т. 20, вып. 2. С. 170-177. DOI: 10.18500/1816-9775-2020-20-2-170-177
Вязкостные свойства растворов хитозана в гликолевой кислоте
Методами капиллярной и ротационной вискозиметрии исследованы вязкостные свойства растворов хитозана молекулярной массы 700 и 200 кДа в 1.5%-ной гликолевой кислоте в широком диапазоне концентрации полимера и ионной силы среды. Построены концентрационные зависимости числа вязкости. Установлено влияние молекулярной массы хитозана и ионной силы среды, задаваемой введением NaCl, на гидродинамический объем макроцепей и проявление ими полиэлектролитных свойств. Определен размер полииона с практически полностью скомпенсированным зарядом. Проанализированы реограммы сдвиговой вязкости. Показано, что в зависимости от концентрации хитозана его растворы демонстрируют свойства ньютоновской, структурированной или псевдопластической жидкости. Найдена область концентраций, при которой происходит изменение механизма массопереноса и образуется флуктуационная сетка зацеплений макроцепей. Показано, что концентрация образования сетки зацеплений и эффективность ее лабильных узлов не зависит от молекулярной массы образца, однако увеличивается с повышением ионной силы раствора. Отмечено, что установленные особенности вискозиметрических свойств исследуемой полимерной системы обусловлены полиэлектролитной природой хитозана и изменением качества его растворяющей среды. Для формирования материалов целесообразно использовать растворы с концентрацией хитозана не менее 1.5–2.0 г/дл.
1. Silva J. M., Rodrigues L. C., Silva S. S., Reis R. L., Duarte A. R. C. Engineered tubular structures based on chitosan for tissue engineering applications // J. of Biomaterial. Applications. 2018. Vol. 32, № 7. P. 841–852.
2. Campana-Filho S. P., Almeida Pinto L. A. de. Chitosan based materials and its applications // Bentham Science Publishers. 2017. Vol. 3. 345 p.
3. Babicheva T. S., Gegel N. O., Shipovskaya A. B. Infl uence of the salting-out agent nature on the strength properties of chitosan microtubes // J. Nat. Sci. Sustainable Techn. (JNSST). 2015. Vol. 9, № 2. P. 285–295.
4. Gegel N. O., Shipovskaya A. B., Vdovykh L. S., Babicheva T. S. Preparation and Properties of 3D Chitosan Microtubes // J. of Soft Matt. 2014. Vol. 2014, Article ID 863096, 9 pages.
5. Фомина В. И., Солонина Н. А., Шиповская А. Б. Ионная агрегация макромолекул как причина кинетической (не) стабильности физико-химических свойств растворов хитозана // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 22–38. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-1-22-38
6. Costa C. N., Teixeira V. G., Delpech M. C., Souza J. V. S., Costa M. A. Viscometric study of chitosan solutions in acetic acid/sodium acetate and acetic acid/sodium chloride // Carbohydrate polymers. 2015. Vol. 133. P. 245–250.
7. Chattopadhyay D. P., Inamdar M. S. Aqueous behaviour o f chitosan // International Journal of Polymer Science. 2010. Vol. 2010, Article ID 939536, 7 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2010/939536
8. Cho J., Heuzey M. C., Begin A., Carreau P. J. Viscoelastic properties of chitosan solutions : Effect of concentration and ionic strength // Journal of Food Engineering. 2006. Vol. 74, № 4. P. 500–515.
9. Колсанова Е. В., Орозалиев Э. Э., Шиповская А. Б. Вискозиметрические свойства растворов хитозана в уксусной кислоте и натрий-ацетатном буфере // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14, вып. 2. С. 5–9.
10. Михайлов Г. П., Тучков С. В., Лазарев В. В., Кулиш Е. И. Комплексообразование хитозана с уксусной кислотой по данным фурье-спектроскопии комбинационного рассеяния света // Журн. физ. химии. 2014. Т. 88, № 6. С. 973–978.
11. Шиповская А. Б., Абрамов А. Ю., Пышнограй Г. В., Aziz A. Реологические свойства воднокислотных растворов хитозана: эксперимент и расчеты вискозиметрических функций на основе мезоскопической модели // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89, № 3. С. 632–642.
12. Базунова М. В., Валиев Д. Р., Чернова В. В., Кулиш Е. И. Реологические свойства растворов хитозана и его комплексов с коллоидными частицами золя иодида серебра // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2015. Т. 57, № 5. С. 475–475.
13. El-Hafi an E. A., Elgannoudi E. S., Mainal A., Yahaya A. H. B. Characterization of chitosan in acetic acid : Rheological and thermal studies // Turkish Journal of Chemistry. 2010. Vol. 34, № 1. P. 47–56.
14. Федосеева Е. Н., Смирнова Л. А., Федосеев В. Б. Вязкостные свойства растворов хитозана и его реакционная способность // Вестн. Нижегород. ун-та им. Н. И. Лобачевского. 2008. № 4. С. 59–64.
15. Hwang J. K., Shin H. H. Rheological properties of chitosan solutions // Korea-Australia Rheology Journal. 2000. Vol. 12, № 3–4. P. 175–179.
16. Klossner R. R., Queen H. A., Coughlin A. J., Krause W. E. Correlation of chitosan’s rheological properties and its ability to electrospin. // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9, № 10. P. 2947–2953.
17. Орленева А. П. Королев Б. А., Литманович А. А., Захарова Ю. А., Касаикин В. А., Куличихин В. Г. Особенности реологического поведения водных растворов полидиметилдиаллиламмоний хлорида // Высокомолек. соед. Сер. А. 1998. Т. 40, № 7. С. 1179–1185.
18. Arvidson S. A., Rinehart B. T., Gadala-Maria F. Concentration regimes of solutions of levan polysaccharide from Bacillus sp. // Carbohydrate Polym. 2006. Vol. 65, № 2. P. 144–149.
19. Луговицкая Т. Н., Зудина И. В., Шиповская А. Б. Получение и свойства аспарагиновокислых растворов хитозана // Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93, вып. 1. С. 90–99.
20. Малинкина О. Н., Гегель Н. О., Шиповская А. Б. Влияние изоформы аскорбиновой кислоты на гидродинамическое поведение макромолекул аскорбата хитозанав водных растворах // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 2. С. 152–164. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-2-152-164
21. Шиповская А. Б., Щеголев С. Ю. Фазовый анализ и оптическая активность систем эфир целлюлозы – мезофазогенный растворитель. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. 266 с.
22. Togrul H., Arslan N. Flow properties of sugar beet pulp cellulose and intrinsic viscosity–molecular weight relationship // Carbohydrate Polym. 2003. Vol. 54, № 1. P. 63?71.
23. Литманович Е. А., Сядук Г. В., Лысенко Е. А., Зезин А. Б., Кабанов А. В., Кабанов В. А. Влияние концентрационного режима на реологические свойства полиметакрилата натрия и его комплексов с блок-сополимером полистирол-поли-N-этил-4-винилпиридиний бромидом в водно-солевом растворе // Высокомолек. соед. Сер. А. 2006. Т. 48, № 9. С. 1682–1690.
24. Древаль В. Е., Васильев Г. Б., Литманович Е. А., Куличихин В. Г. Реологические свойства концентрированных водных растворов смесей анионных и катионных полиэлектролитов // Высокомолек. соед. 2008. Т. 50, № 7. С. 1172–1179.
25. Cho J. Heuzey M. C., Begin A., Carreau P. J. Effect of urea on solution behavior and heat-induced gelationof chitosan-?-glycerophosphate // Carbohydrate polymers. 2006. Vol. 63, № 4. P. 507–518.