ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОГЕЛЕЙ ПОЛИАКРИЛАМИДА РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ СШИВКИ, НАПОЛНЕННЫЕ НАНОЧАСТИЦАМИ ДИОКСИДА ТИТАНА

PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF POLYACRYLAMIDE HYDROGELS different degree of crosslinking WITH TITANIUM DIOXIDE NANOPARTICLES

УДК 544.773.432

DOI 10.24411/2658-3569-2021-10052

Мансуров Ренат Русланович, к.х.н., научный сотрудник, Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург, e-mail:  renat.mans@gmail.com

Чернюк Семён Дмитриевич, магистрант, Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург, e-mail:  univerekb@mail.ru

Павлова Ирина Алексеевна, магистрант, Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург, e-mail:  iricha1997_2010@mail.ru

Mansurov Renat Ruslanovich, PhD, Researcher, Ural Federal University, Yekaterinburg, e-mail:  renat.mans@gmail.com

Chernyuk Semyon Dmitrievich, Student, Ural Federal University, Yekaterinburg, e-mail:  univerekb@mail.ru

Pavlova Irina Alekseevna, Student, Ural Federal University, Yekaterinburg, e-mail:  iricha1997_2010@mail.ru

 Аннотация

Синтезированы гидрогели полиакриламида различной степени сшивки, а также композитные гидрогели полиакриламид/TiO₂ с равномерно распределенными частицами TiO₂. Определены значения модуля упругости ненаполненных и наполненных частицами TiO₂ гидрогелей различной степени сшивки. Прочность на разрыв образцов гидрогелей нитевидной формы была определена по оригинальной методике. Установлено, что с уменьшением степени сетчатости модуль упругости и прочность на разрыв гидрогелей снижается. Введение наночастиц TiO₂ в полимерную сетку полиакриламида снижает модуль упругости, но увеличивает прочность на разрыв композитных гидрогелей. Наночастицы TiO₂ оказывают армирующее воздействие на полимерную матрицу гидрогеля полиакриламида.

Annotation

Polyacrylamide hydrogels different degrees of crosslinking as well as composite hydrogels polyacrylamide/TiO₂ with uniformly distributed TiO₂ particles have been synthesized. The values ​​of the modulus of elasticity of unfilled and filled with TiO₂ particles hydrogels of various degrees of crosslinking have been determined. The tensile strength of the samples of filamentary hydrogels was determined using an original method. It was found that with a decrease in the degree of crosslinking the elastic modulus and tensile strength of hydrogels decrease. The introduction of TiO₂ nanoparticles into the polymer network of polyacrylamide decreases the elastic modulus but increases the tensile strength of composite hydrogels. TiO₂ nanoparticles have a reinforcing effect on the polymer matrix of the polyacrylamide hydrogel.

Ключевые слова: диоксид титана, полиакриламид, композитные гидрогели, модуль упругости, прочность на разрыв.

Keywords: titanium dioxide, polyacrylamide, composite hydrogels, elastic modulus, tensile strength.

Список литературы

1. Schneider J., Matsuoka M., Takeuchi M., Zhang J., Horiuchi Y., Anpo M., Bahnemann D.W. Understanding TiO₂ photocatalysis: mechanisms and materials // Chem. Rev. 2014. V. 114. 19. P. 9919-9986.
2. Srikanth B. et al. Recent advancements in supporting materials for immobilised photocatalytic applications in waste water treatment // J. Environ. Manage. 2017. V. 200. P. 60-78.
3. Lučić M. et al. The potential application of TiO₂/hydrogel nanocomposite for removal of various textile azo dyes // Sep. Purif. Technol. 2014. V. 122. 4. P. 206-216.
4. Kazemi F. et al. Photodegradation of methylene blue with a titanium dioxide/polyacrylamide photocatalyst under sunlight // J. Appl. Polym. Sci. 2016. V. 133. 19. P. 1-9.
5. López R., Gómez R. Band-gap energy estimation from diffuse reflectance measurements on sol-gel and commercial TiO₂: A comparative study // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012. V. 61. 1. P. 1-7.
6. Quesada-Pérez M., Maroto-Centeno J.A., Forcada J., Hidalgo-Alvarez R. Gel swelling theories: the classical formalism and recent approaches // Soft Matter. 2011. V. 7. 22. P. 10536-10547.
7. Vernerey , Bryant S. The role of percolation in hydrogel-based tissue engineering and bioprinting // Current Opinion in Biomedical Engineering. 2020. V. 15. P. 68-74.