Структура и свойства многослойных нанокомпозиционных покрытий поливинилового спирта с наночастицами оксида алюминия

Создание нанокомпозиционных полимер-неорганических материалов, изучение их морфологии и механических свойств на наноуровне актуальны в области разработки новых материалов различного функционального назначения, в том числе медицинского. В результате проведенных исследований разработана методика получения одно- и многослойных пленок поливинилового спирта и композиционных полимерных покрытий с наночастицами оксида алюминия методом спин-коатинга. Показано, что оптимальное массовое содержание наночастиц оксида алюминия в суспензии для получения однородных композиционных покрытий составляет 0,625 %. На основании данных о структурно-морфологических и механических свойствах сформированных покрытий, полученных методом атомно-силовой микроскопии, установлено, что увеличение количества слоев композиционных покрытий приводит к росту числа конгломератов, что, в свою очередь, повышает шероховатость поверхности пленок. Модуль упругости однослойных пленок поливинилового спирта составляет (509,5 ± 10 %) МПа. В случае пленок композиционных покрытий с наночастицами оксида алюминия изменения модуля упругости установлены для многослойных покрытий: увеличение до 559,0 МПа (5 слоев) и уменьшение до 415,2 МПа (10 слоев). Модуль упругости исследуемых однослойных покрытий значительно снижается в диапазоне 20−40 ºС. Наименьшие значения после воздействия температур определены для пленок с наночастицами (236,2 ± 10 %) МПа. Нанокомпозиты демонстрируют рост краевого угла смачивания с увеличением количества слоев композиционных покрытий до 20. Последующий рост толщины покрытий (количества слоев) приводит к увеличению гидрофильности нанокомпозитов. Разработанные составы нанокомпозиционных пленок перспективны в качестве сорбционных покрытий.

1. Хлыстова, Т. С. Технология получения лечебных депо-материалов на текстильной и гидрогелевой основе с использованием печатных композиций из смеси биополимеров – полисахаридов: дис. … канд. техн. наук: 05.19.02 / Т. С. Хлыстова. М., 2015. 180 с.

2. Макаренко, М. В. Современные подходы к разработке раневых покрытий / М. В. Макаренко, В. П. Курченко, С. А. Усанов // Труды БГУ. Сер. Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2016. Т. 11, ч. 1. С. 273−279.

3. Mallakpour, S. Enhancement in Thermal Properties of Poly (Vinyl Alcohol) Nanocomposites Reinforced with Al2O3 Nanoparticles / S. Mallakpour, M. Dinari // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2012. Vol. 32, No 4. Р. 217−224. https://doi.org/10.1177/0731684412467236.

4. Соловьев, В. С. Полимерные водопоглощающие композиции с повышенной прочностью / В. С. Соловьев, М. В. Успенская, Н. В. Сиротинкин // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 4. С. 63−65.

5. Современные раневые покрытия в лечении гнойных ран / Ю. С. Винник [и др.] // Новости хирургии. 2015. T. 23, № 5. С. 552–558. https://doi.org/10.18484/2305-0047.2015.5.552.

6. Polyvinyl Alcohol and Pectin Blended Films: Preparation, Characterization and Mesenchymal Stem Cells Attachment / A. Kraskouski [et al.] // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2021. Vol. 109, Iss. 8. P. 1379−1392. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37130.

7. Амерханова, Ш. К. Особенности сорбционных свойств модифицированных полимерных пленок на основе поливинилового спирта / Ш. К. Амерханова, Р. М. Шляпов, А. С. Уали // Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. Т. 12, № 6. С. 875−883.

8. Куделин, Н. Адсорбционная способность наноразмерного оксида алюминия / Н. Куделин, Н. К. Кхань // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XI Всероссийской науч.-практ. конф. студ. и аспирантов. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2010. Т. 1. С. 91−93.

9. Адсорбционные свойства оксида алюминия, модифицированного наночастицами Сo и СoО / С. Н. Ланин [и др.] // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2017. Т. 53, № 3. С. 247−254. https://doi.org/10.7868/S0044185617030159.

10. Абилова, Г. К. Разработка технологии получения гидрогелевых лекарственных форм и повязок: дис. ... д-ра философии: 6D072100 / Г. К. Абилова. Алматы, 2019. 135 с.

11. Структура и свойства многослойных нанокомпозиционных покрытий хитозана с наночастицами оксида алюминия / Д. В. Сапсалёв [и др.] // Полимерные материалы и технологии. 2023. Т. 9, № 1. С. 52–58. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2023-9-1-52-58.