ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА В РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ
Аннотация
Проведены исследования химического взаимодействия водного раствора поливинилового спирта (ПВС) с борной кислотой (БК) в слабокислой и щелочной среде. Показано, что при температуре 5 °С с увеличением концентрации NaOH гель образуется в течение от 5 до 15 мин. В слабокислой среде при такой же температуре гелеобразование протекает с меньшей скоростью, увеличение вязкости системы происходит в течение 24 ч. Проведен сравнительный анализ свойств образцов, полученных в результате химического взаимодействия без замораживания (гели) и после проведения цикла замораживания – размораживания (криогели). Показано, что убыль массы образцов геля и криогеля, сформированных в слабокислой среде, при их хранении в воде составляет 10% и 5% соответственно от исходной массы. Убыль массы образцов геля и криогеля, полученных из щелочного раствора ПВС, составляет менее 2%, от исходной массы. Исследованы упругие и термические свойства образцов. Установлено, что модуль упругости как геля, так и криогеля, полученного из водного раствора ПВС в щелочной среде, выше. Температура плавления геля, полученного в слабокислой среде примерно на 10 °С ниже, чем геля, полученного в щелочной среде. После проведения цикла замораживания – размораживания температура плавления повышается у обоих образцов криогелей. Из структурированных систем (гелей и криогелей) после сушки получали пленки. Отмечено, что на механическую прочность пленок влияет рН исходного полимерного раствора и последующее криогенное воздействие на гель. Показано, что предел прочности при растяжении у пленок, полученных из раствора ПВС, сшитого БК в слабокислой среде без замораживания, составляет 45 МПа, а у криогелей предел прочности составляет 58 МПа. Пленки, полученные из геля или криогеля в результате сшивки макромолекул ПВС в щелочной среде, имеют более высокие пределы прочности 60 МПа и 95 МПа соответственно. Таким образом, проведением в щелочном растворе ПВС реакции сшивки макромолекул борной кислотой можно получить водостойкие материалы с варьируемыми реологическими и физико-химическими свойствами, которые можно применять в качестве непроницаемого экрана, например, при рекультивации техногенных грунтов в добывающей отрасли.
Для цитирования:
Фуфаева М.С., Манжай В.Н., Кожевников И.С. Получение структурированных образцов на основе поливинилового спирта в разных условиях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 7. С. 13-19. DOI: 10.6060/ivkkt.20266907.13t.
Литература
Grebenshchikova E.A., Shelkovkina N.S., Gorbacheva N.A. Reclamation of disturbed land during extraction mineral. Vestn. Kursk. Gos. Sel'skokhoz. Akad. 2021. N 5. P. 32-37 (in Russian).
Petrova T.A., Rudzisha E. Utilization of sewage sludge as an ameliorant for reclamation of technogenically dis-turbed lands. Zap. Gornogo In-ta. 2021. V. 251. P. 767-776 (in Russian). DOI: 10.31897/PMI.2021.5.16.
Gendler S.G., Rudakov M.L., Kuznetsov V.S. Evaluation Principles of the Dust Influence of Mining Enterprises on the Environment. Latv. J. Phys. Tech. Sci. 2019. V. 56. N 3. P. 62-69. DOI: 10.2478/lpts-2019-0020.
Lytaeva T.A., Isakov A.E. Environmental impact of the stored dust-like zinc and iron containing wastes. J. Ecol. Eng. 2017. V. 18. N 3. P. 37-42. DOI: 10.12911/22998993/69355.
Osintseva M.A., Burova N.V., Zhidkova E.A. Specifics of Reclamation of the Waste Territories of Coal Mines in Kuzbass. Mezhdunar. Nauch.-Issled. Zhurn. 2022. N 9. P. 123 (in Russian). DOI: 10.23670/IRJ.2022.123.48.
Koghevnikov N.V., Zaushintsena A.V. Domestic and foreign experience in biological reclamation of disturbed lands. Vestn. KemGU. Ser.: Biol., Tekhn. Nauki Nauki o Zemle. 2017. N 1. P. 43-47 (in Russian). DOI: 10.21603/2542-2448-2017-1-43-47.
Solovitskii A.N., Nikulin N.Y. On the reclamation of land disturbed by mining in Kuzbass using applied geophysical technologies. Geoekol.. Inzhenern. Geolog.. Gidrogeolog.. Geokriolog. 2024. N 1. P. 111-116 (in Russian). DOI: 10.31857/S0869780924010115.
Kopshtalev V.P., Slanevskiy V.V., Dekhtyarev A.A. Reclamation of salt tails piles as a method to protect natural waters from salinization. Gorniy Zhurn. 2016. N 4. P. 93-96 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2016.04.19.
Klyuyev S.V., Slobodchikova N.A., Pluta K.V., Klyuyev A.V. The use of man-made waste in strengthening the soils of highways. Izv. PGUPS. 2024. V. 21. N 4. P. 775-786 (in Russian). DOI: 10.20295/1815-588X-2024-04-775-786.
Ilyuk I.K., Pershinova L.N. Effective environmental techniques for the restoration of depleted quarries. New ideas for the new century: Proceedings of the international scientific conference of the Federal Agency for Mining and Metallurgical Sciences of Pacific National University. 2023. V. 1. P. 362-370 (in Russian).
Pashkevich M.A., Petrova T.A. Technogenic Impact of Sulphide-Containing Wastes Produced by Ore Mining and Processing at the Ozernoe Deposit: Investigation and Forecast. J. Ecol. Eng. 2017. V. 18. N 6. P. 127-133. DOI: 10.12911/22998993/76700.
Petrov D.S., Kuznecov V.S., Suprun I.K. Phytoremediation efficiency of duckweed communities for mining en-terprises wastewater treatment from nitrogen compounds. J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1399. N 5. P. 055044. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/5/055044.
Lozinsky V.I. Cryotropic gelation of poly(vinyl alcohol). Chem. Rev. 1998. V. 67. N 7. P. 573-586. DOI: 10.1070/RC1998v067n07ABEH000399.
Peppas N.A., Stauffer S.R. Reinforced uncrosslinked poly (vinyl alcohol) gels produced by cyclic freezing-thawing processes. A short review. J. Control. Release. 1991. V. 16. P. 305-310. DOI: 10.1016/0168-3659(91)90007-Z.
Angelova L.V., Terech P., Natali I., Dei L., Carretti E., Weiss R.G. Cosolvent gel-like materials from partially hydrolyzed poly(vinyl acetate)s and borax. Langmuir. 2011. V. 27. N 18. P. 11671–11682.
Lai C.-L. Chen Fu J.-T., Liu Y.-J., Zhong W.-R., Huang Y.-R., Lue S.-H., Hu S.J., Lee C.-C., K.-R. Bio-inspired cross-linking with borate for enhancing gas-barrier properties of poly(vinyl alcohol)/graphene oxide composite films. Carbon. 2015. V. 82. P. 513-522. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.11.003.
Cheng A. T. Y., Rodriguez F. Mechanical properties of borate crosslinked poly(vinyl alcohol) gels. J. Appl. Polym. Sci. 1981. V. 26(11). P. 3895-3908. DOI: 10.1002/app.1981.070261134.
Shramm G. Fundamentals of Practical Rheology and Rheometry. M.: Koloss. 2003. 311 p. (in Russian).
Kozhevnikov I.S., Bogoslovskii A.V. Kinetics features of structure formation in a thermotropic polymer system. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. P. 26-31 (in Russian). https://doi.org/10.6060/ivkkt.20256808.9t.
Malkin A.J. Fundamentals of rheology. SPb.: «Professiya». 2018. 336 p. (in Russian).
Manzhai V.N., Fufaeva M.S., Kashlach E.S. Relaxation of Mechanical Stress in Poly(vinyl alcohol) Cryogels of Different Compositions. Chin. J. Polym. Sci. 2023. V. 41. P. 442-447. DOI: 10.1007/s10118-022-2889-8.
Fufaeva M.S., Manzhai V.N. Effect of dimethyl sulfoxide and glycerol on the properties of cryogels. Chem-ChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. P. 6-11 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.8t.
Ushakov S.N. Polyvinyl alcohol and its derivatives. M.: AN USSR. 1960. V. 2. 868 p. (in Russian).
