Термодинамика взаимодействия полисахаридов гуара, геллана и полиакриловой кислоты с водой и друг с другом
Аннотация
Изучена равновесная сорбция паров воды пленками полиакриловой кислоты (ПАК), гуара, геллана и смесями ПАК-гуар, ПАК-геллан разного состава, приготовленными при 25°C и 70°C. Рассчитаны разности химических потенциалов воды ∆μ1, полимерных компонентов ∆μ2, средние удельные энергии Гиббса взаимодействия полимеров и смесей с водой ∆gm и друг с другом ∆gx.
Показано, что повышение температуры приготовления пленок значительно увеличивает их сорбционную способность по отношению к воде. Наибольшую сорбционную способность имеют полисахариды. Сорбционная способность смесей меняется немонотонно с составом.
Обнаружено, что энергии Гиббса смешения и гуара, и геллана с полиакриловой кислотой отрицательны при всех соотношениях компонентов (∆gx< 0). При этом для пленок, приготовленных при 70°C, энергии Гиббса смешения более отрицательные во всей области составов по сравнению с пленками, полученными при 25°, что свидетельствует о большем термодинамическом взаимодействии компонентов.
Установлено, что для систем ПАК-гуар вторая производная энергии Гиббса по составу ∂2g/∂ω22 имеет разные знаки, и в широкой области составов она отрицательна. Это свидетельствует об отсутствии совместимости и образовании двухфазных коллоидных систем в смесях гуара с ПАК. Для систем ПАК-геллан ∂2g/∂ω22 положительна, что свидетельствует о совместимости компонентов в изученной области составов.
Различия в совместимости ПАК с гуаром и гелланом могут быть связаны с разными возможностями образования водородных связей в этих парах полимеров и разной структурой полисахаридов в водных растворах. Геллан образует истинный раствор, и макромолекулы, находящиеся в конформации клубков, могут легко взаимодействовать с молекулами ПАК. В противоположность этому надмолекулярные ассоциаты гуара, устойчивые к повышению температуры, хуже взаимодействуют с молекулами ПАК и, как следствие, образуют отдельную фазу.
Показано, что повышение температуры приготовления пленок значительно увеличивает их сорбционную способность по отношению к воде. Наибольшую сорбционную способность имеют полисахариды. Сорбционная способность смесей меняется немонотонно с составом.
Обнаружено, что энергии Гиббса смешения и гуара, и геллана с полиакриловой кислотой отрицательны при всех соотношениях компонентов (∆gx< 0). При этом для пленок, приготовленных при 70°C, энергии Гиббса смешения более отрицательные во всей области составов по сравнению с пленками, полученными при 25°, что свидетельствует о большем термодинамическом взаимодействии компонентов.
Установлено, что для систем ПАК-гуар вторая производная энергии Гиббса по составу ∂2g/∂ω22 имеет разные знаки, и в широкой области составов она отрицательна. Это свидетельствует об отсутствии совместимости и образовании двухфазных коллоидных систем в смесях гуара с ПАК. Для систем ПАК-геллан ∂2g/∂ω22 положительна, что свидетельствует о совместимости компонентов в изученной области составов.
Различия в совместимости ПАК с гуаром и гелланом могут быть связаны с разными возможностями образования водородных связей в этих парах полимеров и разной структурой полисахаридов в водных растворах. Геллан образует истинный раствор, и макромолекулы, находящиеся в конформации клубков, могут легко взаимодействовать с молекулами ПАК. В противоположность этому надмолекулярные ассоциаты гуара, устойчивые к повышению температуры, хуже взаимодействуют с молекулами ПАК и, как следствие, образуют отдельную фазу.