Thermo- and pH-Sensitive Behavior of Copolymers of N-Vinylcaprolactam with N-Vinylimidazole

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Free-radical copolymerization in bulk has afforded copolymers of N-vinylcaprolactam and N‑vinylimidazole (40–60 mol %). Thermosensitive behavior of aqueous solutions of the copolymers has been probed over wide pH range by means of dynamic and static light scattering as well as high-sensitivity differential scanning calorimetry. Three regions of thermally induced conformational behavior have been observed with the change in the medium pH from the alkaline to acidic: phase separation region (I), region of the conformational transition into the mesoglobules state (II), and region of stable molecular solution of the poly-electrolyte (III). Significant polyelectrolyte effects have been revealed for the salt-free solutions of the copolymers, reflected in the presence of fast and slow diffusion modes in the relaxation time distributions. Moderate increase in the ionic strength with the addition of the low-molecular salt has led to shielding of the polyelectrolyte effects, yet the pH-dependent regions of the conformational behavior have not been affected much. The existence of different types of the thermally induced conformational behavior depending on pH has been explained by the balance between hydrophobic interactions involving the N-vinylcaprolactam units and electrostatic interactions of the weakly basic N-vinylimidazole units.

About the authors

O. V. Vyshivannaya

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

E. R. Parkhomenko

Moscow State University, Department of Physics

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119991, Moscow, Russia

A. I. Barabanova

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

A. V. Vorozheykina

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

N. V. Grinberg

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

T. V. Burova

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

V. Ya. Grinberg

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

I. V. Blagodatskikh

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vyshivannaya@polly.phys.msu.ru
119334, Moscow, Russia

References

  1. Gore S.A., Gholve S.B., Savalsure S.M., Ghodake K.B., Bhusnure O.G., Thakare V.M. // Int. J. Curr. Pharm. Rev. Res. 2017. V. 8. № 3. P. 298.
  2. Smart Polymers and their Applications / Ed. by M.R. Aguilar, J.S. Román Woodhead Publ., 2014.
  3. Chatterjee S., Hui P.C. // Molecules. 2019. V. 24. № 14. P. 2547.
  4. Kyritsis A., Laschewsky A., Papadakis C.M. // Thermodynamics and Biophysics of Biomedical Nanosystems / Ed. by C. Demetzos, N. Pippa Singapore: Springer, 2019. P. 397.
  5. Schild H.G. // Prog. Polym. Sci. 1992. V. 17. P. 163.
  6. Lanzalaco S., Armelin E. // Gels. 2017. V. 3. № 4. P. 36.
  7. Lau A.C.W., Wu Ch. // Macromolecules. 1999. V. 32. № 3. P. 581.
  8. Makhaeva E.E., Tenhu H., Khokhlov A.R. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 9. P. 6112.
  9. Kozlovskaya V., Kharlampieva E. // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V. 2. P. 26.
  10. Vihola H., Laukkanen A., Valtola L., Tenhu H., Hirvonen J. // Biomaterials. 2005. V. 26. P. 3055.
  11. Maeda Y., Yamamoto H., Ikeda I. // Langmuir. 2001. V. 17. P. 6855.
  12. Wang B., Liu H.J., Jiang T.T., Li Q.H., Chen Y. // Polymer. 2014. V. 55. P. 6036.
  13. Okhapkin I.M., Bronstein L.M., Makhaeva E.E., Matveeva V.G., Sulman E.M., Sulman M.G., Khokhlov A.R. // Macromolecules. 2004. V. 37. P. 7879.
  14. Okhapkin I.M., Makhaeva E.E., Khokhlov A.R. // Adv. Polym. Sci. 2006. V. 195. P. 177.
  15. Ge Z.S., Xie D., Chen D.Y., Jiang X.Z., Zhang Y.F., Liu H.W., Liu S.Y. // Macromolecules. V. 40. P. 3538.
  16. Barabanova A.I., Blagodatskikh I.V., Vyshivannaya O.V., Muranov A.V., Peregudov A.S., Khokhlov A.R. // Polymer Science A. 2021. V 63. № 4. P. 382.
  17. Barabanova A.I., Blagodatskikh I.V., Vyshivannaya O.V., Klimova T.P., Grinberg N.V., Burova T.V., Muranov A.V., Lozinskii V.I., Grinberg V.Ya., Peregudov A.S., Khokhlov A.R. // Dokl. Chem. 2015. V. 465. № 1. P. 253.
  18. Mitrofanov A.Yu., Murashkina A.V., Barabanova A.I., Vorozheikina A.V., Zubavichus Ya.V., Khokhlov A.R., Beletskaya I.P. // Molec. Catal. 2023. V. 541. P. 112915.
  19. Lozinskii V.I., Simenel I.A., Khokhlov A.R. // Dokl. Chem. 2006. V. 410. P. 170.
  20. Lozinskii V.I., Simenel I.A., Kurskaya E.A., Kulakova V.K., Grinberg V.Y., Dubovik A.S., Galaev I.Y., Mattiasson B., Khokhlov A.R. // Dokl. Chem. 2000. V. 375. P. 273.
  21. Lozinsky V.I., Simenel I.A., Kulakova V.K., Kurskaya E.A., Babushkina T.A., Klimova T.P. // Macromolecules. 2003. V. 36. P. 7308.
  22. Lozinsky V.I., Simenel A., Semenova M.G., Belyakova L.E., Il’in M.M., Grinberg V.Y., Dubovik A.S., Khokhlov A.R. // Polymer Science A. 2006. V. 48. № 4. P. 435.
  23. Odian G. Principles of Polymerization. New York: Wiley-Interscience, 2004.
  24. Provencher S.W. // Comput. Phys. Commun. 1982. V. 27. P. 229.
  25. Light Scattering from Polymer Solutions / Ed. by M.B. Huglin. London; New York: Acad. Press, 1972.
  26. Aseyev V., Hietala S., Laukkanen A., Nuopponen M., Confortini O., Du Prez F.E., Tenhu H. // Polymer. 2005. V. 46. P. 7118.
  27. Yau W.W., Kirkland J.J., Bly D.D. Modern Size-Exclusion Liquid Chromatography: Practice of Gel Permeation and Gel Filtration Chromatography. New York: Wiley, 1979. P. 46.
  28. Burchard W. // Adv. Polym. Sci. 1999. V. 143. P. 113.
  29. Bodicomb J., Hara M. // Macromolecules. 1994. V. 27. № 25. P. 7369.
  30. Sedlac M. // Physical Chemistry of Polyelectrolytes / Ed. by T. Radeva. Boca Raton: CRC Press, 2001.
  31. Dawson K.A., Gorelov A.V., Timoshenko E.G., Kuznetsov Y.A., Du Chesne A. // Physica A. 1997. V. 244. P. 68.
  32. Lin S.C., Lee W.I., Schurr J.M. // Biopolymers. 1978. V. 17. P. 1041.
  33. Bodycomb J., Hara M. // Macromolecules. 1995. V. 28. P. 8190.
  34. Ermi B.D., Amis E.J. // Macromolecules. 1996. V. 29. P. 2701.
  35. Cong R., Temyanko E., Russo P. S., Edwin N., Uppu R.M. // Macromolecules. 2006. V. 39. P. 731.
  36. Zhou K.J., Li J.F., Lu Y.J., Zhang G.Z., Wu C. // Macromolecules. 2009. V. 42. P. 7146.
  37. Li J., Ngai T., Wu Ch. // Polym. J. 2010. V. 42. P. 609.
  38. https://xumuk.ru/encyklopedia/732.html
  39. Gorjian H., Fahim H., Ghaffary Khaligh N. // Turk. J. Chem. 2021. V. 45. P. 2007.
  40. Feng W., Gu W., Zhang L., Tantai, Jiang B., Yang H., Zhang H. // Transactions of Tianjin University. 2019. V. 25. P. 226.
  41. Vorozheikina A.V., Barabanova A.I., Khokhlov A.R. // Abstrs 7 Congress of Federation of Asian Polymer Societies FAPS2021. Vladivostok–Moscow, Russia, 2021. P. 60.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (44KB)
3.

Download (92KB)
4.

Download (86KB)
5.

Download (97KB)
6.

Download (91KB)
7.

Download (34KB)
8.

Download (26KB)
9.

Download (52KB)

Copyright (c) 2023 О.В. Вышиванная, Е.Р. Пархоменко, А.И. Барабанова, А.В. Ворожейкина, Н.В. Гринберг, Т.В. Бурова, В.Я. Гринберг, И.В. Благодатских

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».