Создание материалов на основе полимолочной кислоты и сульфата меди (II), импрегнированного методом крейзинга
- Autores: Бровина С.1, Масталыгина Е.1,2, Трофимчук Е.1, Попов А.1,2
-
Afiliações:
- ФГБОУ ВО “Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова”
- ФГБУН “Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля” РАН
- Edição: Volume 86, Nº 1 (2024)
- Páginas: 6-15
- Seção: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0023-2912/article/view/257539
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291224010022
- ID: 257539
Citar
Resumo
Распространенным подходом к созданию антимикробных полимерных материалов является распределение бактерицидной добавки в объеме материала путем смешения в растворе или расплаве полимера. В работе предложен способ введения сульфата меди (II), обладающего противомикробными свойствами, в пленку из полимолочной кислоты путем силовой импрегнации раствора соли по механизму крейзинга. Установлено, что CuSO4 равномерно распределяется в объеме полимера в виде частиц размером порядка 100 нм. В процессе структурной модификации поверхность полимерной пленки становится более шероховатой и более гидрофобной. Краевой угол смачивания водой увеличивается с 40° до 60–65°. Введение CuSO4 не влияет на поверхностные свойства, но оказывает армирующий эффект на полимерную матрицу при испытаниях на растяжение (увеличение прочности при разрыве в 2.5 раза, относительного удлинения при разрыве в 1.4 раза).
Palavras-chave
Texto integral
Sobre autores
С. Бровина
ФГБОУ ВО “Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова”
Autor responsável pela correspondência
Email: son-bro@mail.ru
Научная лаборатория “Перспективные композиционные материалы и технологии”
Rússia, 115054, Москва, Стремянный пер., д. 36Е. Масталыгина
ФГБОУ ВО “Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова”; ФГБУН “Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля” РАН
Email: son-bro@mail.ru
Научная лаборатория “Перспективные композиционные материалы и технологии”, лаборатория физико-химии композиций синтетических и природных полимеров
Rússia, 115054, Москва, Стремянный пер., д. 36; 119334, Москва, ул. Косыгина, д. 4Е. Трофимчук
ФГБОУ ВО “Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова”
Email: son-bro@mail.ru
Научная лаборатория “Перспективные композиционные материалы и технологии”
Rússia, 115054, Москва, Стремянный пер., д. 36А. Попов
ФГБОУ ВО “Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова”; ФГБУН “Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля” РАН
Email: son-bro@mail.ru
Научная лаборатория “Перспективные композиционные материалы и технологии”, лаборатория физико-химии композиций синтетических и природных полимеров
Rússia, 115054, Москва, Стремянный пер., д. 36; 119334, Москва, ул. Косыгина, д. 4Bibliografia
- Pekhtasheva E.L., Neverov A.N., Zaikov G.E. Biodamage and Biodegradation of Polymeric Materials: New Frontiers. Smithers Rapra Technology, 2012.
- Cappitelli F., Sorlini C. Microorganisms attack synthetic polymers in items representing our cultural heritage // Applied and Environmental Microbiology. 2008. V. 74. № 3. P. 564–569. https://doi.org/10.1128/AEM.01768-07
- Plakunov V.K., Gannesen A.V., Mart’yanov S.V., Zhurina M.V. Biocorrosion of synthetic plastics: Degradation mechanisms and methods of protection // Microbiology. 2020. V. 89. № 6. С. 647–659. https://doi.org/10.1134/S0026261720060144
- Venkatesan R., Santhamoorthy M., Alagumalai K., Haldhar R., Raorane CJ., Raj V., Kim S-C. Novel approach in biodegradation of synthetic thermoplastic polymers: An overview // Polymers. 2022. V. 14. № 20. P. 4271. https://doi.org/10.3390/polym14204271
- Jones A. Choosing antimicrobial additives for plastics // Plastics, Additives and Compounding. 2009. V. 11. № 4. P. 26–28. https://doi.org/10.1016/S1464-391X(09)70109-6
- Ghazzy A., Naik R.R., Shakya A.K. Metal–polymer nanocomposites: A promising approach to antibacterial materials // Polymers. 2023. V. 15. № 9. P. 2167. https://doi.org/10.3390/polym15092167
- Масталыгина Е.Е., Колесникова Л.А., Бровина С.Д. Антимикробные добавки для создания функциональных полимерных материалов для различных сфер применения // Безопасность труда в промышленности. 2023. № 8. С. 7–14.
- Ippili S., Jung, J.-S., Thomas A.M., Vuong V.-H., Lee J.-M., Sha M.S., Sadasivuni K.K., Jella V., Yoon S.-G. An overview of polymer composite films for antibacterial display coatings and sensor applications // Polymers. 2023. V. 15. № 18. P. 3791. https://doi.org/10.3390/polym15183791
- Gadi B., Jeffrey G. Copper as a biocidal tool // Current Medicinal Chemistry. 2005. V. 12. № 18. P. 2163–2175. https://doi.org/10.2174/0929867054637617
- Russell S.M. The effect of an acidic, copper sulfate-based commercial sanitizer on indicator, pathogenic, and spoilage bacteria associated with broiler chicken carcasses when applied at various intervention points during poultry processing // Poultry Science. 2008. V. 87. № 7. P. 1435–1440. https://doi.org/10.3382/ps.2007-00339
- Grass G., Rensing C., Solioz M. Metallic copper as an antimicrobial surface // Appl. Environ. Microbiol. 2011. V. 77. № 5. P. 1541–1547. https://doi.org/10.1128/AEM.02766-10
- Konieczny J., Rdzawski Z. Antibacterial properties of copper and its alloys // Archives of Materials Science and Engineering. 2012. V. 56. № 2. P. 53–60.
- Pulutan M.L.D., Garcia M.C., Herrera M.U. Antimicrobial activity of copper sulfate and copper oxide embedded on polyurethane foam // Materials Science Forum. 2018. V. 917. P. 22–26. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.917.22
- Popescu V., Prodan D., Cuc S., Saroşi C., Furtos G., Moldovan A., Carpa R., Bomboş D. Antimicrobial poly (lactic acid)/copper nanocomposites for food packaging materials // Materials. 2023. V. 16. № 4. P. 1415. https://doi.org/10.3390/ma16041415
- Shrivastava A., 4 – Additives for Plastics, Ed.: Shrivastava A. In Plastics Design Library, Introduction to Plastics Engineering. William Andrew Publishing. 2018. P. 111–141.
- Zainab A., Fahimeh K., Mehdi A., Mahmoud A., Narges T.M., Jaffar A.S., Chinmayananda G., Mohsen A., Hossein S.K. A review on the impacts of metal/metal nanoparticles on characteristics of hydrogels: Special focus on carbohydrate polymers // International Journal of Biological Macromolecules. 2023. V. 253. Part 1. P. 126535. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.126535
- Raquez J.-M., Habibi Y., Murariu M., Dubois P. Polylactide (PLA)-based nanocomposites // Progress in Polymer Science. 2013. V. 38. № 10–11. P. 1504–1542. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.014
- Olmos D., González-Benito J. Polymeric materials with antibacterial activity: A review // Polymers. 2021. V. 13. P. 613. https://doi.org/10.3390/polym13040613
- Castro-Aguirre E., Iñiguez-Franco F., Samsudin H., Fang X., Auras R. Poly(lactic acid) – Mass production, processing, industrial applications, and end of life // Adv. Drug Deliv. Rev. 2016. V. 107. P. 333–366. https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.03.010
- Ranakoti L., Gangil B., Mishra S.K., Singh T., Sharma S., Ilyas R., El-Khatib S. Critical review on polylactic acid: Properties, structure, processing, biocomposites, and nanocomposites // Materials. 2022. V. 15. № 12. P. 4312. https://doi.org/10.3390/ ma15124312
- Volynskii A.L., Bakeev N.F. Surface Phenomena in the Structural and Mechanical Behaviour of Solid Polymers // New York: Taylor & Francis. 2016. P. 237–245.
- Arzhakova O.V., Dolgova A.A., Yarysheva L.M., Volynskii A.L., Bakeev N.F. Specific features of the environmental crazing of poly(ethylene terephthalate) fibers // Polymer. 2015. V. 56. P. 256–262. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2014.11.044
- Weichold O., Goel P., Lehmann K-H., Möller M. Solvent crazed PET fibers imparting antibacterial activity by release of Zn2+ // Journal of Applied Polymer Science. 2009. V. 112. № 5. P. 2634–2640. https://doi.org/10.1002/app.29818
- Goldade V.A., Pinchuk L.S., Vinidiktova N.S. Modification of polyester fibers by bactericides using crazing mechanism // International Polymer Processing. 2010. V. 25. № 3. P. 199–204. https://doi.org/10.3139/217.2321
- Trofimchuk E.S., Efimov A.V., Grokhovskaya T.E., Nikonorova N.I., Moskvina M.A., Sedush N.G., Dorovatovskii P.V., Ivanova O.A., Rukhlya E.G., Volynskii A.L., Chvalun S.N. Cold crystallization of glassy polylactide during solvent crazing // ACS Applied Materials & Interfaces. 2017. V. 9. № 39. P. 34325–34336. https://doi.org/10.1021/acsami.7b09666
- Trofimchuk E.S., Nikonorova N.I., Moskvina M.A., Efimov A.V., Khavpachev M.A., Volynskii A.L. Influence of liquid media on the craze initiation in amorphous polylactide // Polymer. 2018. V. 142. P. 43–47. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.03.023
- Khavpachev M., Trofimchuk E., Nikonorova N., Garina E., Moskvina M., Efimov A., Demina V., Bakirov A., Sedush N., Potseleev V., Cherdyntseva T., Chvalun S. Bioactive polylactide fibrous materials prepared by crazing mechanism // Macromolecular Materials and Engineering. 2020. V. 305. № 7. P. 2000163. https://doi.org/10.1002/mame.202000163
- Potseleev V.V., Trofimchuk E.S., Nikonorova N.I. Kinetics of the release of brilliant green from nanoporous polylactide obtained by a crazing mechanism // Mendeleev Communications. 2021. V. 31. № 4. P. 515–516. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.07.026
- Celina M.C. Review of polymer oxidation and its relationship with materials performance and lifetime prediction // Polymer Degradation and Stability. 2013. V. 98. № 12. P. 2419–2429. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.06.024
- Trofimchuk E.S., Efimov A.V., Moskvina M.A., Ivanova O.A., Nikonorova N.I., Zezin S.B., Bakirov A.V., Volynskii A.L. Nanocomposites based on porous polylactide, obtained by crazing mechanism in water-ethanol solution, and calcium phosphates // Polymer Science, Series A. 2018. V. 60. № 6. P. 845–853. https://doi.org/10.1134/S0965545X19010097