Введение 5
Цель и задачи работы 7
Литературный обзор 8
Хитозан 8
Свойства хитозана 11
Применение хитозана 15
Поливинилпирролидон 22
Свойства поливинилпирролидона 23
Применение поливинилпирролидона 25
Полиакриламид 26
Свойства полиакриламида 27
Применение полимеров акриламида 32
Получение нанокомпозитов 37
Получение НЧ: химические методы восстановления 39
Восстановление в полимерной матрице 41
Получение НЧ: физические методы восстановления 42
Экспериментальная часть 44
Используемые вещества 44
Получение полиакриламида 47
Формирование наночастиц золота и серебра 48
Измерение динамической вязкости растворов 49
Приготовление пленок нанокомпозитов 50
ИК-спектроскопия 50
Измерение размерных характеристик наночастиц 50
Определение размеров наночастиц методом DLS 51
Определение размеров наночастиц методом СЭМ 51
Определение размеров наночастиц методом РМУ 51
Исследование физико-механических свойств пленок 52
Результаты и их обсуждение 53
Выводы 71
Список литературы
В настоящее время интенсивно развивающимся направлением химии и физики высокомолекулярных соединений является синтез и исследование полимерных нанокомпозитов (НК). На их основе создаются разнообразные новые функциональные материалы, катализаторы, препараты для биотехнологии и различных отраслей промышленности. В таких материалах полимеры выступают в качестве стабилизаторов наночастиц (НЧ). Изменение природы полимера, его структуры и молекулярной массы (ММ) позволяет управлять размерными характеристиками НЧ, их формой и устойчивостью во времени, обусловливающих уникальные свойства НК. Кроме того, включение НЧ в традиционные полимеры приводит к образованию материалов с принципиально новыми качественными функциональными свойствами.
Актуальной задачей нанотехнологий является получение композиционных материалов на основе полимеров, содержащих НЧ благородных металлов, что обусловлено наличием у последних уникальных химических, физических и биологических свойств, а также эффектом поверхностного плазмонного резонанса [1-2]. НЧ золота, как известно, обладают каталитическими, ферромагнитными, настраиваемыми оптическими свойствами, способностью к самосборке. Они хорошо поглощают и рассеивают свет, нетоксичны, химически стабильны и биосовместимы. Что касается НЧ серебра - его цитотоксичность может стать определенным ограничением для применения в биомедицинских целях, однако серебро обладает существенно большим (по сравнению с золотом) сечением резонансного поглощения и ярко выраженными бактерицидными свойствами.
Перспективным является синтез НЧ с использованием в качестве стабилизатора поливинилпирролидона (ПВП) или природного полисахарида хитозана (ХТЗ), в связи с их биосовместимостью и гипоаллергенностью. Широкое применение полиакриламида (ПАА) обусловлено его особенными химическими свойствами, в частности способностью к гелеобразованию. НЧ серебра и золота в настоящее время широко применяются в системах доставки лекарственных средств и в составе ранозаживляющих материалов.
Для использования НК в описанных выше областях важно знать размерные характеристики НЧ, влияющих на свойства конечного продукта, и факторы, которые влияют на размеры НЧ.
1. Синтезирован высокомолекулярный ПАА с ММ ~ 1.17 х 106;
2. Получены нанокомпозиты
ХТЗ-НЧ серебра и ХТЗ-НЧ золота;
ПВП-НЧ серебра и ПВП-НЧ золота;
ПАА-НЧ серебра и ПАА-НЧ золота;
3. Исследована кинетика формирования НЧ золота и серебра в растворах полимеров при УФ-облучении. Показано, что ионы золота и се¬ребра полностью восстанавливаются до НЧ в течение 2-х часов.
4. Определены функциональные группы полимеров, участвующих в стабилизации НЧ: аминогруппы, гидроксильные группы у ХТЗ, N-H группа ПВП, карбонильные группы у ПАА.
5. Определены размеры НЧ в полученных нанокомпозитах ХТЗ, ПАА и ПВП методами СЭМ и РМУ. По результатам первого метода средний диаметр НЧ серебра составил 120-155 нм, золота — 110-210 нм. По результатам РМУ диаметр НЧ серебра варьируется от 10 до 30 нм, для золота 1-30 нм
6. Исследованы физико-механические свойства пленок нанокомпозитов. Прочность на растяжение и эластичность нанокомпозитов выше, чем чистого полимера, в среднем на 20%.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
