СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИАКРИЛАМИДНЫХ ИОНОГЕЛЕЙ

  • Надежда Леонидовна Печникова
  • Виктория Дмитриевна Коробова
  • Вячеслав Александрович Кулев
  • Татьяна Арсеньевна Агеева
Ключевые слова: ионогели, радикальная полимеризация, имидазолиевые ионные жидкости, степень набухания

Аннотация

В работе описан синтез ионогелей, полученных с использованием акриламида и 1-бутил-3-винил-1H-имидазол-3-иум бромида методом радикальной полимеризации в водном растворе. Рассчитаны гель-фракция, содержание воды и степень набухания синтезированных ионогелей. Степень набухания полученных образцов составила 1656-7114%. Показано, что варьирование соотношения акриламида и ионной жидкости позволяет получать ионогели с различными сорбционными характеристиками. Методом сканирующей электронной микроскопии была исследована поверхность синтезированных ионогелей, получены данные о распределении элементов в образцах с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, которая позволила оценить соотношение ионной жидкости и акриламида в ионогелях. С использованием ORCA 6.0 на уровне DFT/M06L/def2-TZVP проведены оптимизация радикальных частиц мономеров и моделирование процесса роста полимерной цепи, результаты которых показали меньшую реакционную способность ионной жидкости по отношению к акриламиду.

Для цитирования:

Печникова Н.Л., Коробова В.Д., Кулев В.А., Агеева Т.А. Синтез и свойства полиакриламидных ионогелей. Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2025. № 4. С. 129-136. DOI: 10.6060/snt.20258404.00017.

Литература

Kabir S.M.F., Sikdar P.P., Haque B., Bhuiyan M.A.R., Ali A., Islam M.N. Cellulose-based hydrogel materials: Chemistry, properties and their prospective applications. Progress in Biomaterials. 2018. V. 7. P. 153–174. DOI: 10.1007/s40204-018-0095-0.

Ullah F., Othman M.B.H., Javed F., Ahmad Z., Akil H.M. Classification, processing and application of hydrogels: A review. Materials Science and Engineering: C. 2015. V. 57. P. 414–433. DOI: 10.1016/j.msec.2015.07.053.

Mitura S., Sionkowska A., Jaiswal A. Biopolymers for hydrogels in cosmetics: review. Journal of Materials Sci-ence: Materials in Medicine. 2020. V. 31. 50. DOI: 10.1007/s10856-020-06390-w.

Roy N., Saha N. PVP-based hydrogels: Synthesis, properties and applications. Hydrogels: Synthesis, Characterization and Applications. 2012. Chapter 8. P. 1–33. ISBN 978-1-61942-842-3.

Kussainova G.K., Zhunusbekova N.M., Iskakova T.K., Chinibaeva N.S., Khudaibergenov N.S. Obtaining and modification of interpenetrating networks based on natural polymers and acrylic acid derivatives. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 3. P. 8390. DOI: 10.6060/ivkkt.20226503.6488 (in Rus-sian).

Ovsyannikova V.S., Fufaeva M.S., Kim E., Altunina L.K. Biodegradation in soil of polymeric materials based on polyvinyl alcohol and starch cryogels. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 126-134. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.6t (in Russian).

Roy N., Saha N., Kitano T., Saha P. Biodegradation of PVP-CMC hydrogel film: A useful food packaging material. Carbohydrate Polymers. 2012. V. 89. N 2. P. 346–353. DOI: 10.1016/j.carbpol.2012.03.008.

Marr P.C., Marr A.C. Ionic liquid gel materials: applications in green and sustainable chemistry. Green Chemistry. 2016. V. 18. N 1. P. 105–128. DOI: 10.1039/C5GC02277K.

Fan X., Liu S., Jia Z. et al. Ionogels: recent advances in design, material properties and emerging biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2023. V. 52. P. 2497–2527. DOI: 10.1039/D2CS00652A

Zhao K., Song H., Duan X., Wang Z., Liu J., Ba X. Nov-el Chemical Cross-Linked Ionogel Based on Acrylate Terminated Hyperbranched Polymer with Superior Ionic Conductivity for High-Performance Lithium-Ion Batteries. Polymers. 2019. V. 11. N 3. 444. DOI: 10.3390/polym11030444.

Xiao W., He T., Cui X. et al. Ionogel-Dominated Wearable Sensors for Reliable Health Monitoring. SusMat. 2025. e70026. DOI: 10.1002/sus2.70026.

Xiao S., Nie J., Tan R., Duan X., Ma J., Li Q., Wang T. Fast-response ionogel humidity sensor for real-time monitoring of breathing rate. Materials Chemistry Frontiers. 2019. N 3. P. 484–491. DOI: 10.1039/C8QM00596F.

Zhao G., Lv B., Wang H., Yang B., Li Z., Junfang R., Gui G., Liu W., Yang S., Li L. Ionogel-based flexible stress and strain sensors. International Journal of Smart and Nano Materials. 2021. V. 12. N 3. P. 307–336. DOI: 10.1080/19475411. 2021.1958085.

Netto M.M.O., Gonçalves W.B., Li R.W.C., Gruber J. Biopolymer based ionogels as active layers in low-cost gas sensors for electronic noses. Sensors and Actuators B: Chemical. 2020. V. 315. 128025. DOI: 10.1016/j.snb.2020.128025.

Jiang H., Cheng Y., Zhang X. Progress of Ionogels in Flexible Pressure Sensors: A Mini-Review. Polymers. 2025. V. 17. N 8. 1093. DOI: 10.3390/polym17081093.

Gonçalves W.B., Cervantes E.P., Padua A.C.C.S., San-tos G., Palma S.I.C.J., Li R.W.C., Roque A.C.A., Gruber J. Ionogels based on a single ionic liquid for elec-tronic nose application. Chemosensors. 2021. V. 9. N 8. 201. DOI: 10.3390/chemosensors9080201.

Gonçalves W.B., Teixeira W.S.R., Cervantes E.P., Mioni M.S.R., Sampaio A.N.C., Martins O.A., Gruber J., Pereira J.G. Application of an electronic nose as a new technology for rapid detection of adulteration in honey. Applied Sciences. 2023. V. 13. N 8. 4881. DOI: 10.3390/app13084881.

Viau L., Tourne-Peteilh C., Devoisselle J.-M., Vioux A. Ionogels as drug delivery system: one-step solgel synthesis using imidazolium ibuprofenate ionic liquid. Chemical Communications. 2010. N 2. P. 261–263. DOI: 10.1039/b913879j.

Gao Y., Zhang W., Li L., Wang Z., Shu Y., Wang J. Ionic liquid-based gels for biomedical applications. Chemical Engineering Journal. 2023. V. 452. Part. 1. 139104. DOI: 10.1016/j.cej.2022.139248.

Jastram A., Claus J., Janmey P.A., Kragl U. Rheological properties of hydrogels based on ionic liquids. Polymer Testing. 2021. V. 93. 107009. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2020. 106943.

Zhang J., Zhang W., Guo J., Yuan C., Yan F. Ultrahigh ionic liquid content supramolecular ionogels for quasi-solid-state dyesensitized solar cells. Electrochimica Acta. 2015. V. 165. P. 98–104. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.02.244.

Tripathi A.K. Ionic liquid-based solid electrolytes (ionogels) for application in rechargeable lithium battery. Materials Today Energy. 2021. V. 20. 100643. DOI: 10.1016/ j.mtener.2021.100643.

Tian F., Yu R., Zuo X. Bioinspired 3D printed elastomer-hydrogel hybrid for flexible ionotronics. Chemical Engineering Journal. 2024. V. 489. 151164. DOI: 10.1016/ j.cej.2024.151164.

Pechnikova N.L., Korobova V.D., Lyubimtsev A.V., Aleksandriiskiy V.V., Ageeva T.A. Synthesis of polymeric ionic liquids based on acrylamide and 1-butyl-3-vinyl-1h-imidazole-3-ium bromide. Modern high technology. Regional application. 2024. V. 79. N 3. P. 87–95. DOI: 10.6060/snt.20247903.00014 (in Russian).

Nier W., Yu H., Muyang S., Zong L. Investigation on the Structure and Mechanical Properties of Highly Tunable Elas-tomeric Silk Fibroin Hydrogels Cross-Linked by Gamma-Ray Radiation. ACS Applied Bio Materials. 2019. V. 3. N 1. P. 721–734. DOI: 10.1021/acsabm.9b01062.

Rachel S.H., Mark A., Kalliopi D. Effect of Crosslinking Agent Concentration on the Properties of Unmedicated Hydrogels. Pharmaceutics. 2015. V. 7. P. 305–319. DOI: 10.3390/pharmaceutics7030305.

Pechnikova N.L., Smirnov A.S., Lyubimtsev A.V., Aleksandriiskiy V.V., Ageeva T.A. Synthesis of polyacryla-mide hydrogels with porphyrin fragments in the side chain in the presence of imidazolium ionic liquids. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 6. P. 73-79. DOI: 10.6060/ivkkt.20246706.7053 (in Russian).

Опубликован
2025-12-06
Как цитировать
Печникова, Н., Коробова, В., Кулев, В., & Агеева, Т. (2025). СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИАКРИЛАМИДНЫХ ИОНОГЕЛЕЙ. Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение, 84(4), 129-136. извлечено от https://snt-isuct.ru/article/view/6934
Раздел
Инженерно-технически науки, машиностроение и технологии

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)