CC BY
74
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НАБУХАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Ширинов Шавкат Давлатович
младший научный сотрудник ТНИИХТ, 111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинскийр-н, п/о Ибрат
E-mail: [email protected]
Джалилов Абдулахат Турапович
академик АН РУз, директор Ташкентского научно- исследовательского института химической технологии,
111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат.
E-mail: gup_tniixt@mail. ru
RESEARCH OF SWELLING KINETICS OF SYNTHESIZED HYDROGELS BASED ON THE HYDROLYZED POLYACRYLONITRILE
Shavkat Shirinov
Junior Research Scientist of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, the Republic of Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District, Ibrat
Abdulahat Jalilov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Sciences, Director of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, the Republic of Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District.
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 polyacry-lonitrile is presented. Comparative data on swelling kinetics in distilled water of some types of local hydrogels and AQ-UASORB 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-mo)/mo
Библиографическое описание: 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
где, то,т — 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 (гидроли-зованный полиакрилонитрил), К-4 (гидролизован-ный 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 300350 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.
0 1 5 10 20 30 40 50 60
Время набухания, мин.
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 О.М., 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 озик - овкат саноатлари хамда нефт -газ кайта ишлашнинг инновацион технологияларини долзарб муаммолари» Илмий - техникавий анжуманининг маколалар туплами. Тошкент кимё-технология институти. Тошкент.:-2012 й. 22-ноябрь., 104-105- б.
3. Ширинов Ш.Д., К^амбарова А.А., Тухтаева Г.Г, Джалилов А.Т. Получение полимерных гидрогелей с добавлением в них сшивающих агентов и исследования их физико-химических свойств // «Композицион курилиш материаллари назарияси ва инновацион технологиялар» Республика илмий амалий анжумани. Тошкент архитектура - курилиш институти. Тошкент.: -2012 й. 8-9 май.
