Современные методы характеристики механических и реологических свойств полимеров
жүктеу/скачать 310.57 Kb.
|
|
Казахский национальный университет имени аль-Фараби Факультет химии и химической технологии Кафедра химии и технологии органических веществ, природных соединений и полимеров №3 СРД На тему: Современные методы характеристики механических и реологических свойств полимеров Выполнила: докторант 1 курса Саменова Н.О. Проверил: ст. преподаватель, РhD Кондауров Р.Г. Алматы, 2021 Реология - это раздел физики, который занимается деформацией и течением вещества под действием напряжения. Это особенно касается свойств материи, которые определяют ее поведение, когда на нее действует механическая сила. Реология отличается от гидродинамики, потому что она связана с тремя традиционными состояниями, а не только жидкость и газы. Реологические свойства имеют важное значение во многих и разнообразных приложениях, а часто для придания желаемое поведение потока. Среди них органоглинапродукты, образующиеся при взаимодействии органических катионов с смектитовыми глинами, являются наиболее широко используемыми добавками для покрытия на основе растворителей. Часто используемый катион, обычно четвертичная аммониевая соль, влияет на производительность полученной органоглины. Критерии для рассмотрения в выбор катиона - размер молекулы, совместимость с жидкостью, в которой будет использоваться органоглина для стабильности и реактивности. Применение реологии важно во многих отраслях промышленности, связанных с металлом, пластиком и много других материалов. Результаты реологических исследований дают математическое описание вязкоупругое поведение вещества. Понимание реология материала важна при обработке композитов, стоит ли задача конструировать инъекцию формованная деталь или определение цикла отверждения препрега. В течение многих лет реология использовалась как полуколичественный инструмент в полимерной науке и инженерии. Связь между структурой и реологией полимер представляет практический интерес по двум причинам: во-первых, реологические свойства очень чувствительны к определенному аспекту структуры, и они проще в использовании, чем аналитические методы, такие как ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Во-вторых, именно реологические свойства определяют текучесть полимеров при их переработке в расплавленном состоянии. Рассматривая структуры полимеров по средства размера, формы молекул, распределения этих характеристик между молекулами, формирование структуры и контролируемая сборка - в центре внимания совместных симуляций и различных экспериментов [1]. Исследовали основные реологические особенности гидрофильных полимерных гели и выяснили взаимосвязь между этими характеристиками, состав гелей и их общее влияние в терапевтических целях. В статье два типы геля изучали методом конусно-пластинчатой реометрии при температуре тела. Несколько параметров (вязкость, комплексная вязкость, модуль упругости, модуль потеря, критическое колебательное напряжение, tanδ, тиксотропия и предел текучести) были измерены и рассчитаны. Они обнаружили, что реологическое поведение гели сильно зависит от типа используемого гелеобразователя; что потенциально влияет на их распространение и удержание свойства при введении. Маленький вариации в составе гелей могут привести к значительному изменение их характеристик, а именно: вязкости, предела текучести и тиксотропия. Реологические свойства испытанных гелей, по-видимому, сильно коррелировали с их терапевтическим назначением. Ранние исследования свойств раствора полимеры несут основную ответственность за доказательство того, что высокомолекулярные полимеры не являются ассоциацией коллоидов, но являются макромолекулы удерживаются вместе ковалентными связями. Методы измерения молекулярной массы полимеров были необходимо, чтобы доказать истинность этой гипотезы [2]. Поразительно, что реология макромолекул и суспензий отражает их размер, форму и взаимодействия в текущем поле. В течение почти столетия изучались свойства растворов полимеров, такие как их вязкость, коллигативные свойства, растворимость и поведение при рассеянии света. Материалы с совершенно новой комбинацией свойств могут быть получены путем смешивания вместе два или более полимеров. Во многих полимерно-полимерных сплавах несмешиваемость наблюдалась путем стрижки первоначально (статическая) смесь с разделением фаз. Теоретическое предсказание показывает, что сдвиговое смешение происходит при низком или высоком сдвиговом скорости, с областью расслоения на промежуточном сдвиге ставки [3]. Несмешиваемая смесь часто следует предсказуемой реологической модели (поскольку они демонстрируют однофазнуюповедение) реология системы с разделением фаз намного сложнее. Его фазовая морфология является основным фактор, так как он критически влияет на размер и форму изменения сдвигового потока, наблюдаемые по вязкости. Определена непрерывная фаза смеси с разделением фаз двумя важными факторами, а именно: объемной долей и вязкость компонентов. Большая объемная доля и низкая вязкость способствуют непрерывности фаз [3]. Влияние соотношения вязкости на морфологию смеси несмешивающихся полимеров изучалось несколькими исследователями. Для достижения точной фазовой морфологии вовремя при обработке смесей несмешивающихся полимеров часто требуется добавление компатибилизаторов [4]. Изучали морфология смесей сополимеров на основе ПС-ПММА, ПК -SAN24 и PMMA-EVA и сравнили морфологию с и без модифицированной органоглины. В каждом случае они обнаружили значительное сокращение домена размер и локализация пластинок глины по интерфейсу компонентов. Повышение смешиваемости сопровождается в некоторых случаях снижением системы от нескольких значений температур стеклования до одного значении. Кроме того, модуль всех системзначительно увеличился. Инженерия ткани скелетных мышц направлена на создание тканевых конструкций для замены или восстановления поврежденные ткани и скелетных мышц в организме. Несколько биоматериалов и микро масштабного технологии были использованы в инженерии мышечной ткани, а целом имитировать функцию и структур собственных мышечных тканей. Трехмерная (3D) биопечать – это мощный инструмент для имитации иерархической структуры естественных тканей. Здесь использовалась 3D биопечать для изготовления тканевых конструкций с использованием биочипов GelMA-альгината. Механические и реологические свойства характеризованы GelМА-альгинатных гидрогелей. Механические свойства объемных гидрогелей GelMA-альгината были количественно определены с использованием неограниченного испытания на сжатие. Растворы полимеров разливали в стеклянные формы (1 мм) и помещали при 4 °C на 2 ч, чтобы вызвать термическое гелеобразование GelMA-альгината. Цилиндрические диски (1 мм высотой и диаметром 5 мм) вырезали с помощью пробойника для биопсии 5 мм, пропитанного 0,1 М раствором CaCl2 на 2 мин, затем экспонировали УФ-светом (800 мВт/см2 в течение 30 с) с использованием Omnicure S2000 (ExcelitasTechnologies, Waltham, USA), промывали растворителем и помещали в среду для культивирования клеток винкубатор для достижения равновесия набухания. После 24 ч инкубации при 37 °C были проведены механические испытания. Реологические свойства гидрогелей, растворенных в растворителе, были получены с использованием ротационный реометр (RHEOPLUS-32). Решения были размещены под мешалкой при комнатной температуре за 2 ч до эксперимента. Эксперимент проводился в закрытой среде при 25 ° C, чтобы избежать испарения. Трехмерные и функциональные конструкции мышечной ткани с оптимизированными механическими и биологические свойства необходимы для регенерации тканей и скрининга лекарств. Трехмерная биопечать превратилась в мощную технологию создания биомышечных тканей, благодаря точному позиционированию клеточных биоматериалов. Тем не менее, это все еще необходимо для разработки биочернила, обладающие биологическими и механическими свойствами, подходящими для роста мышечных клеток дифференциация. Здесь мы предложили гидрогели GelMA-альгината для создания мускулогенных биочувствительных элементов. В механизм изготовления нагруженных клетками гидрогелей основан на использовании двух независимых сшивок. Процессы (например, УФ-сшивание GelMA или ионное сшивание альгината с последующим GelMA сшивание). Ионное сшивание обеспечивало временную стабильность печатных структур, в то время как последующее УФ-сшивание повысило механическую стабильность конструкций. На рисунке показан модуль сжатия ниже лежащих гидрогелей. Как и ожидалось, концентрация альгината и УФ-сшивание оказывает положительное влияние на механические свойства альгинатных гидрогелей GelMA, и значительно увеличил модуль сжатия GelМА-альгинатных гидрогелей. Вязкость гидрогели GelMA-альгината увеличивались с увеличением концентрации альгината. Вдвойное сшивание гелей (ионное и УФ-сшивание) GelMA-альгината вызвало дальнейшее увеличение гелявязкость по сравнению с ионным сшиванием гелей (рисунок 1b). Реологические данные для гидрогелей также подтвердили инъекционную пригодность всех лежащих в основе гидрогелей и их пригодность для процесса биопечати (рисунок 1c). Механические и реологические свойства гидрогелей GelMA и GelMA-альгинат. а) Модули сжатия 10% (мас./об.) GelMA с двумя различными концентрациями альгината (6% и 8%); b) реологические свойства гидрогелей GelMA и GelMA-альгината; с) Хранение и потеря модули для нижележащих гидрогелей. 1. J. Nevesa, M.V. DaSilvab, M.P. Gonçalvesb, M.H. AmaralaandM. F. Bahiaa. Rheological Propertiesof Hydrophilic Polymer Gel // Current Drug Delivery. – 2009. – Vol. 6, No. 1. – pp. 83-92. 2. C. L. Rohn. Analytical Polymer Rheology: StructureProcessing-Property Relationships // Hanser Gardner Publisher Inc., Cincinnati. – 1995. 3. M. L. Robeson. Polymer Blends: Comprehensive Review // Hanser Gardner Publisher Inc., Cincinnati. – 2007. 4. J. Vermant, G. Cioccolo, K.G. Nair and P. Moldenaears. Coalescence Suppression in Model Immiscible Polymer Blends by Nano-Sized Colloidal Particles // Rheological Acta. – 2004. - Vol. 43, No. 5. – pp. 529-538. doi:10.1007/s00397-004-0381-8 5. S. Mayu, A. Tohru, A. Harald, A.L. Kilcoyne, R. Fisher, J.C. Sokolov, M.H. Rafailovich. Compatibilizing Bulk Polymer by Using Organoclays // Macromolecules. – 2006. – Vol. 39, No. 14. - pp. 4793-4801. doi:10.1021/ma060125+ жүктеу/скачать 310.57 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|