В настоящее время актуальна задача получения олигомеров поливинилового спирта (ПВС) для создания функциональных материалов нового поколения с заданными свойствами. Одним из методов модификации ПВС является озонолиз, имеющий ряд преимуществ перед другими способами окислительной деструкции полимеров. Цель работы – оценка структурных изменений и физико-механических характеристик пленочных образцов ПВС, подвергнутого модификации озонированным окислением. Для проведения процесса окисления готовили 5% водный раствор ПВС марки 1799. Озон-кислородную смесь получали с помощью озонатора известной конструкции. Окисление ПВС проводили в стеклянной термостатируемой колбе при 70°С, продувая озон-кислородную смесь через водный раствор ПВС в течение 40 минут. Отбор проб осуществлялся через 10, 20 и 40 минут окисления. Пленки получали методом полива с последующей сушкой на воздухе, после чего подвергали их ИК-спектрометрическому анализу и определяли прочностные показатели. В результате исследования установлено, что модификация ПВС марки 1799 озонированным окислением в водной среде сопровождается следующим изменением ИК-спектрограмм: в области 1400 - 1600 см-1 наблюдается для окисленного озоном ПВС резкое снижение интенсивности пика, соответствующего гидроксильным группам, образующим водородные связи, в области 1650 – 1700 см-1 отмечена закономерность снижения интенсивности пика с повышением времени окисления ПВС озоном, что свидетельствует о снижении ММ полимера в результате окислительной деструкции, в области 3400 – 3600 см-1 отмечено изменение характера спектрограммы, что также говорит об изменение структуры водородных связей в окисленном ПВС; физико-механические свойства пленочных образцов подвергнутого 40-минутному озонированному окислению ПВС изменяются в сторону снижения как прочности, так и удлинения при разрыве в среднем в 4 раза, модуль Юнга снижается более чем в 3 раза, а диаграмма растяжения меняет характер в зоне высокоэластической деформации (в 1.5-2 раза снижается интенсивность роста напряжения по мере удлинения пленки при растяжении) и зоне разрушения (диаграмма приобретает ступенчатый характер без резкого обрыва), что связано со снижением молекулярной массы ПВС, приобретением новых функциональных групп, изменением стереорегулярности гидроксильных групп основных полимерных цепей, повышением аморфности и изменением времени их релаксации.

1. В.М. Гематдинова, Ю.Д. Сидоров, М.А. Поливанов, С.В. Василенко. Регулирование растворимости композиционных материалов на основе поливинилового спирта. Вестник технологического университета. 2016. Т.19. № 6. С. 96–99.

2. Студеникина Л.Н., Домарева С.Ю., Репин П.С., Зуева Н.В., Матвеева А.В., Мельников А.А Особенности гидролитической и ферментативной деструкции материалов на основе поливинилового спирта. Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2022. № 4 (86). С. 34–44.

3. Carretti E, Bonini M, Dei L, Berrie BH, Angelova LV, Baglioni P, et al. New frontiers in materials science for art conservation: responsive gels and beyond. AccChemRes. 2010; 43(6):751–60.

4. Студеникина Л.Н., Домарева С.Ю., Голенских Ю.Е., Матвеева А.В., Мельников А.А. Повышение прочности и водостойкости материалов на основе поливинилового спирта с помощью борной кислоты. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022. Т. 84. № 2 (92). С. 249–255.

5. Al-Emam, E et al. Poly(vinyl alcohol boric acid) – Diclofenac Sodium Salt Drug Delivery Systems: Experimental and Theoretical Studies Characterization of polyvinyl alcohol-borax/agarose (PVA-B/AG) double network hydrogel utilized for the cleaning of works of art. HeritSci 8, 106 (2020). https://doi.org/10.1186/s40494–020–00447–3

6. Г.Г. Кутлугильдина, Д.К. Зиннатуллина, Ю.С. Зимин. Кинетика расходования озона в реакции с поливиниловым спиртом. Химия и химическая технология. 2015. том 58 вып. 4. С. 22–25.

7. Зимин Ю.С., Валиева А.Ф. (Агеева А.Ф.), Шамсетдинова И.Ф., Борисов И.М., Монаков Ю.Б. Кинетика и механизм окисления поливинилового спирта под действием пероксида водорода. Башкирский химический журнал. 2006. Т. 13. № 1. С. 118–122.

8. Qiu K, Netravail AN (2015) Polyvinyl alcohol based biodegradable polymer nano-composites, biodegradable polymers. NovaSciencePublishersInc, NewYork, pp. 325–379.

9. R Jayasekara, I Harding, I Bowater, G.B.Y Christie, G.T Lonergan, Preparation, surface modification and characterisation of solution cast starch PVA blended films. Polymer Testing. 2004. P. 17–27. https://doi.org/10.1016/S0142–9418(03)00049–7.

10. С. Зимин, А.Ф. Агеева, А.В. Янышева, И.М. Борисов, Ю.Б. Монаков. Кинетика озонированного окисления поливинилового спирта в водной среде. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2004. № 3. С. 119–121.

11. Байбуртли А.В., Плисс Е.М. Окислительные превращения некоторых непредельных соединений под действием озона. Баш. хим. ж. 2018. № 2.

12. Rakovsky, Anachkov, Iliev, Eliyas. Ozone Degradation of Alcohols, Ketones, Ethers and Hydroxybenzenes: Determination of Pathways and Kinetic Parameters. Journal of Advanced Oxidation Technologies.16(1):31. 2017. DOI:10.1515/jaots2013–0104

13. Fisher T., Dussault P.H. Tetrahedron. Alkene Ozonolysis. Tetrahedron2017. p. 4233–58. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.03.039.

14. Зимин Ю.С Кинетика и механизм озонированного окисления спиртов, эфиров, кетонов и олефинов в водной среде: автореф. дис… докт. химич. наук: 02.00.04 / Ин-т орган. химии Уфим. науч. центр РАН. Уфа, 2006. 48 с

15. Zimin, Y.S., Kutlugildina, G.G. & Sharipova, G.M. Mechanism of oxidative destruction of polyvinyl alcohol under the action of ozone-oxygen mixture in aqueous solutions. Reac Kinet Mech Cat 135, 2929–2944 (2022). https://doi.org/10.1007/s11144–022–02302x

16. Валиева А.Ф. Кинетика и механизм окисления поливинилового спирта в водной среде. Автореф.дисс. канд. хим. наук. Уфа.2007

17. Franco Cataldo. On the Complex Ozone Interaction with Polyvinyl Alcohol Aqueous Solutions. Ozone: Science & Engineering. 42:6, 478–491 (2019) DOI:10.1080/01919512.2019.1654363

18. Franco Cataldo, Giancarlo Angelini, Some aspects of the ozone degradation of poly(vinyl alcohol), Polymer Degradation and Stability, – 2006, Pages 2793–2800, ISSN 0141–3910, DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2006.02.018

19. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. Москва. Госхимиздат. 1963. 528 с.

20. Артюхов А.А. Сшитые гидрогели поливинилового спирта и их биомедицинское применение. Дисс.докт. хим. наук. Москва. 2017. 307 с.

21. N.I. Sushko, S.A. Zagorskaya, and O.N. Tretinnikov. Infrared spectra and structure of poly(vinyl alcohol) films obtained from aqueous solutions with potassium iodide additive. Journal of applied spectroscopy V. 80, № 5. 2013. Pp. 695–69