Композиты нанокристаллической целлюлозы с поликапролактоном и поли(3-гидроксибутиратом-ко-3-гидроксивалератом), модифицированными плазмохимической обработкой

O.V. Surov; M.I. Voronova

doi:10.6060/rcj.2026702.3

O.V. Surov Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН
M.I. Voronova Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2026702.3

Ключевые слова: нанокристаллическая целлюлоза, поливинилпирролидон, поликапролактон, поли(3-гидроксибутират-ко-3-гидроксивалерат), плазмохимическая обработка, полимерные композитные материалы

Аннотация

Биосовместимые и биоразлагаемые полимеры пользуются высоким спросом в различных областях медицины, сельском хозяйстве, производстве упаковочных материалов. Использование нанокристаллической целлюлозы в качестве наполнителя в полимерах позволяет придать материалам новые качества: улучшать их механические свойства, контролировать влажность, оптические и сорбционные свойства, биоразложение. В работе получены композиты поверхностно-модифицированной нанокристаллической целлюлозы с поликапролактоном и поли(3-гидроксибутиратом-ко-3-гидроксивалератом), подвергшимися плазмохимической обработке, и изучены их прочностные свойства: предел прочности при растяжении, максимальная прочность, относительное удлинение и модуль Юнга. Модификацию поверхности нанокристаллической целлюлозы проводили физической адсорбцией амфифильного полимера поливинилпирролидона. Для модификации поверхности полимеров поликапролактона и поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата) пленки обрабатывали в плазме тлеющего разряда в воздухе при пониженном давлении. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии обработка в плазме способствуют образованию на поверхности пленок поликапролактона и поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата) полярных групп, содержащих кислород и азот. Увеличение концентрации полярных групп на поверхности пленок поликапролактона и поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата), используемых для приготовления композитов с нанокристаллической целлюлозой, способствует более равномерному распределению нанокристаллической целлюлозы в матрице полимера, что отражается на улучшении прочностных характеристик композитов.

Для цитирования:

Суров О.В., Воронова М.И. Композиты нанокристаллической целлюлозы с поликапролактоном и поли(3-гидроксибутиратом-ко-3-гидроксивалератом), модифицированными плазмохимической обработкой. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2026. Т. LXX. № 2. С. 23-30. DOI: 10.6060/rcj.2026702.3.

Литература

Evode N., Qamar S.A., Bilal M., Barceló D., Iqbal H.M.N. // Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2021. V. 4. P. 100142. DOI: 10.1016/j.cscee.2021.100142.

Щегольков А.В., Щегольков А.В., Земцова Н.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2024. Т. LXVIII. № 3. С. 36-41. DOI: 10.6060/rcj.2024683.6.

Сайфутдинова И.Ф., Чиклеев И.А., Азанова А.А. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 4. С. 88-91. DOI: 10.6060/rcj.2025694.14.

Гордина Н.Е., Бутман М.Ф., Гущин А.А., Морозов Л.Н., Прозоров Д.А., Рыбкин В.В., Смирнов Н.Н., Афинеевский А.В., Борисова О.А., Гусев Г.И., Извекова Т.В., Квиткова Е.Ю., Кунин А.В., Овчинников Н.Л., Румянцев Р.Н., Строганова Т.Е. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 3. С. 18-38. DOI: 10.6060/rcj.2025693.2.

Klemm D., Kramer F., Moritz S., Lindström T., Ankerfors M., Gray D., Dorris A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. N 50. P. 5438-5466. DOI: 10.1002/anie.201001273.

Habibi Y., Lucia L., Rojas O. // Chem. Rev. 2010. V. 110. N 6. P. 3479-3500. DOI: 10.1021/cr900339w.

Суров О.В., Воронова М.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 6. С. 35-43. DOI: 10.6060/ivkkt.20266906.6818.

Habibi Y. // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. P. 1519-1542. DOI: 10.1039/c3cs60204d.

Воронова М.И., Суров О.В., Кузиева М.М., Атаханов А.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 10. С. 95-105. DOI: 10.6060/ivkkt.20226510.6596.

Voronova M.I., Gurina D.L., Surov O.V., Zakharov A.G. // J. Mol. Liq. 2021. V. 341. P. 117409. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.117409.

Koczkur K.M., Mourdikoudis S., Polavarapu L., Skrabalak S.E. // Dalton Trans. 2015. V. 44. P. 17883-17905. DOI: 10.1039/C5DT02964C.

Hatch K.M., Hlavatá J., Paulett K., Liavitskaya T., Vyazovkin S., Stanishevsky A.V. // Int. J. Polym. Sci. 2019. Article ID 7103936. DOI: 10.1155/2019/7103936.

Ko Y.-M., Choi D.-Y., Jung S.-C., Kim B.-H. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2015. V. 15. N 1. P. 192-195. DOI: 10.1166/jnn.2015.8372.

Oyane A., Uchida M., Yokoyama Y., Choong C., Triffitt J., Ito A. // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2005. V. 75A. N 1. P. 138-145. DOI: 10.1002/jbm.a.30397.

Суров О.В., Лебедева Е.О., Рублева Н.В., Воронова М.И., Захаров А.Г. // ЖОХ. 2021. Т. 91. № 5. С. 786-793. DOI: 10.31857/S0044460X21050176.

Maternia-Dudzik K., Ożóg Ł., Bober Z., Oliwa R., Oleksy M., Kamizela A., Szyszkowska A., Rafińska K., Gonciarz W., Gancarczyk K., Czerniecka-Kubicka A. // Int. J. Mol. Sci. 2025. V. 26. N 19. P. 9795. DOI: 10.3390/ijms26199795.

Липин К.В., Муратов И.И., Гильфанов С.А., Тептина А.И., Агафонова А.Р. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 12. С. 6-22. DOI: 10.6060/ivkkt.20256812.7240.

Chen J., Yang R., Ou J., Tang C., Xiang M., Wu D., Tang J., Tam K.C. // Carbohydr. Polym. 2020. V. 242. P. 116399. DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.116399.

Bazan P., Rochman A., Mroczka K., Badura K., Melnychuk M., Nosal P., Węglowska A. // Materials. 2024. V. 17. N 24. P. 6036. DOI: 10.3390/ma17246036.

Pan S., Qiu Z. // Polymers. V. 13. N 21. P. 3667. DOI: 10.3390/polym13213667.

Rivera-Briso A.L., Serrano-Aroca Á. // Polymers. 2018. V. 10. N 7. P. 732. DOI: 10.3390/polym10070732.

Kosorn W., Wutticharoenmongkol P. // Int. J. Polym. Sci. 2021. Article ID 6689789. DOI: 10.1155/2021/6689789.

Voronova M.I., Gurina D.L., Surov O.V. // Polymers. 2022. V. 14. P. 340. DOI: 10.3390/polym14020340.

Bondeson D., Mathew A., Oksman K. // Cellulose. 2006. V. 13. N 2. P. 171-180. DOI: 10.1007/s10570-006-9061-4.

Surov O.V., Voronova M.I., Rubleva N.V., Afineevskii A.V., Zakharov A.G. // J. Appl. Polym. Sci. 2019. V. 137. N 19. P. 48662. DOI: 10.1002/APP.48662.

Panaitescu D.M., Vizireanu S., Raduly M.F., Sătulu V., Stancu C., Marascu V., Nicolae C.-A., Gabor A.R., Oprică G.M., Uşurelu C.D., Caraş I., Frone A.N. // Int. J. Biol. Macromol. 2025. V. 333. P. 148780. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2025.148780.

Panaitescu D.M., Ionita E.R., Nicolae C.-A., Gabor A.R., Ionita M.D., Trusca R., Lixandru B.-E., Codita I., Dinescu G. // Polymers. 2018. V. 10. P. 1249. DOI: 10.3390/polym10111249.

Alves C., Melro L., Fernandes M., Padrão J., Moldes D., Serra S.C., Salgado A.J., Zille A. // Int. J. Biol. Macromol. 2026. V. 338. P. 149544. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2025.149544.

Boujemaoui A., Sanchez C., Engström J., Bruce C., Fogelström L., Carlmark A., Malmström E. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. N 40. P. 35305-35318. DOI: 10.1021/acsami.7b09009.