Đánh giá một cách định lượng ảnh hưởng của liên kết hydro đến các tính chất nhiệt của composite poly(vinyl alcohol)/polyphenol trà

Springer Science and Business Media LLC - Tập 30 - Trang 1-9 - 2023
Xiao He1, Li-Hua Zhang2, Qing Shen2
1Publication and Media Department, Chongqing Business Vocational College, University Town, Chongqing, P. R. China
2State Key Laboratory for Modification of Chemical Fiber and Polymer Materials, Polymer Department of Donghua University, Songjiang, P. R. China

Tóm tắt

Các ảnh hưởng của liên kết hydro (H) đến các tính chất nhiệt của composite poly(vinyl alcohol) (PVA) và polyphenol trà (TP) đã được đánh giá một cách định lượng. Ban đầu, các tính chất nhiệt của composite PVA/TP với các tỷ lệ pha trộn khác nhau đã được khảo sát bằng phép đo nhiệt kế quét vi sai (DSC) và nhiệt trọng lượng (TG). Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (Tg) của các composite xanh này gia tăng theo sự tăng của thành phần TP và có thể xác định bằng cả phép đo DSC và ước lượng từ các phương trình thực nghiệm. Sự tăng lên của thành phần TP có thể cải thiện sự ổn định nhiệt cho các composite này trước 400℃ bởi vì các phân tử TP sẽ bị phân hủy nhiệt nghiêm trọng sau nhiệt độ này. Sau đó, các ảnh hưởng của liên kết H đến các composite đã được đánh giá một cách định lượng bằng cách xem xét yếu tố liên kết H (F) như là hàm của các tham số nhiệt đó. Kết quả cũng cho thấy Tg bị ảnh hưởng bởi liên kết H theo một mối quan hệ như Tg = A1 - B1FPVA/TPH-bonding + C1F2PVA/TPH-bonding, và mối quan hệ đối với nhiệt độ kết tinh (TC) và nhiệt độ phân hủy nhiệt (Td) theo F như TC = A4 - B4e(FPVA/TPH-bonding - C4)/D1 và Td = A7 + B7FPVA/TPH-bonding, tương ứng, trong đó A, B và C đều là các hằng số.

Từ khóa

#liên kết hydro #poly(vinyl alcohol) #polyphenol trà #composite #tính chất nhiệt #nhiệt độ chuyển pha thủy tinh

Tài liệu tham khảo

Netravali AN, Chabba S (2003) Composites get greener. Mater Today 6:22–29 Hara M, Sauer JA (1998) Synergism in mechanical properties of polymer/polymer composites. Polym Rev 38:327–362 Higgins JS, Tambasco M, Lipson JEG (2005) Polymer composites; stretching what we can learn through the combination of experiment and theory. Prog Polym Sci 30:832–843 Taguet A, Cassagnau P, Lopez-Cuesta JM (2014) Structuration, selective dispersion and compatibilizing effect of (nano)fillers in polymer composites. Prog Polym Sci 39:1526–1563 Zadorecki P, Karnerfors H, Lindenfors S (1986) Cellulose fibers as reinforcement in composites: determination of the stiffness of cellulose fibres. Compos Sci Technol 27:291–303 Canch-Escamilla G, Rodriguez-Laviada J, Cauich-Cupul JI, Mendizbal E, Puig JE, Herrera-Franco PJ (2002) Flexural, impact and compressive properties of a rigid-thermoplastic matrix/cellulose fiber reinforced composites. Compos A 33:539–549 Saheb DN, Jog JP (1999) Natural fiber polymer composites: a review. Adv Polym Technol 18:351–363 Cheung HY, Ho MP, Lau KT, Cardona F, Hui D (2009) Natural fibre–reinforced composites for bioengineering and environmental engineering applications. Comp B 40:655–663 Zini E, Scandola M (2011) Green composites: an overview. Polym Compos 32:1905–1915 John MJ, Thomas S (2008) Biofibres and biocomposites. Carbohydr Polym 71:343–364 Mohanty AK, Misra M, Hinrichsen G (2000) Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: an overview. Macromol Mater Eng 276:1–24 Faruk O, Bledzki AK, Fink HP, Sain M (2012) Biocomposites reinforced with natural fibres. Prog Polym Sci 37:1552–1596 Wu M, Shuai H, Cheng Q, Jiang L (2014) Bioinspired Green Composite Lotus fibers. Angew Chem Int Ed 53:3358–3361 Chen C, Tang Z, Ma Y, Qiu W, Yang F, Mei J, Xie J (2018) Physicochemical, microstructural, antioxidant and antimicrobial properties of active packaging films based on poly(vinyl alcohol)/clay nanocomposite incorporated with tea polyphenols. Prog Org Coat 123:176–184 Jankun J, Selman SH, Swiercz R, Skrzypczak-Jankun E (1997) Why drinking green tea could prevent cancer. Nature 387:561–561 Nakagawa K, Ninomiya M, Okubo T, Aoi N, Juneja LR, Kim M, Yamanaka K, Miyazawa T (1999) Tea catechin supplementation increases antioxidant capacity and prevents Phospholipid Hydroperoxidation in plasma of humans. J Agric Food Chem 47:3967–3973 Nakagawa T, Yokozawa K, Terasawa S, Shu L, Juneja R (2002) Protective activity of Green Tea against Free Radical- and glucose-mediated protein damage. J Agric Food Chem 50:2418–2422 Ferreira D, Gross GG, Kolodziej H, Yoshida T (2005) Stereoselective synthesis of monomeric flavonoids. Phytochem 66:2124–2126 Bate-Smith EC, Swain T (1989) In: Comparative Biochemistry, Mason, H. S., Brandrup, J. Immergut, E. H. Polymer Handbook, 3rd. John Wiley and Sons, USA Haslam E (1996) Natural polyphenols (vegetable tannins) as drugs: possible modes of action. J Nat Prod 59:205–215 Handique JG, Baruah JB (2002) Polyphenolic compounds: an overview. React Funct Polym 52:163–188 Wang H, Chen L, Weng LL, Zhang MY, Shen Q (2014) Surface properties and dissolution kinetics of tea polyphenols. J Adhes Sci Technol 28:2416–2423 Feng L, Li JF, Ye JR, Song W, Jia J, Shen Q (2014) Enhancing the Mechanical and Thermal Properties of Polyacrylonitrile though blending with tea polyphenols. J Appl Polym Sci 131:40411 Zhang LH, Shen Q (2020) Fully Green Poly(vinyl alcohol)/Tea polyphenols Composites and Super Anti-Ultraviolet and –bacterial Properties. Macromolecular Mater Eng 305:201900669 He X, Zhang LH, Shen Q (2022) Quantitatively evaluation of the hydrogen bonding, wettability and sorption behaviors of poly(vinyl alcohol)/tea polyphenols composites. J Polym Res 29:485 Luo J, Zuo D, Deng Z, Ji A, Xia G (2020) Effects of heat treatment and tea polyphenols on the structure and properties of polyvinyl alcohol nanofiber films for food packaging. Coatings 10:1 Xiong X, Sun J, Hu D, Xiao C, Wang J, Zhuo Q, Qin C, Dai L (2020) Fabrication of polyvinyl alcohol hydrogels with excellent shape memory and ultraviolet-shielding behavior via the introduction of tea polyphenols. RSC Adv 10:35226 Zhang L, Shen Q, Cheng YF (2022) Chitosan/tea polyphenols-based anti-ultraviolet soft contact lens. Bull Mater Sci 45:161 Zhang J, Qin J, Wu N, Feng H, Wang H, Zao W, Yang Y, Liang Z, Zhang H (2022) Tea-polyphenols mediated interfacial modifier to integrate reinforcement, reprocessability, and shape memory properties into rubber/carbon black composites via coordination bonds. Polym Comp. https://doi.org/10.1002/pc.27148 Chen G, He L, Zhang P, Zhang J, Mei X, Wang D, Zhang Y, Ren X, Chen Z (2020) Encapsulation of green tea polyphenol nanospheres in PVA/alginate hydrogel for promoting wound healing of diabetic rats by regulating PI3K/AKT pathway. Mater Sci Eng C 110. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.110686 Shen Q, Liu DS (2007) Cellulose/poly(ethylene glycol) blend and its controllable drug release behaviors in vitro. Carbohydr Polym 69:293–298 He Y, Zhu B, Inoue Y (2004) Hydrogen bonds in polymer composites. Prog Polym Sci 29:1021–1051 Lee YM, Kimt SY, Kimt SJ (1996) Preparation and characteristics of β-chitin and poly(vinyl alcohol) blend. Polym 37:5897–5905 Kwei TK, Pearce EM, Pennacchia JR, Charton M (1987) Correlation between the glass transition temperature of polymer mixtures and intermolecular force parameters. Macromolecules 20:1174–1176 Couchman PR (1978) Compositional variation of class-transition temperature. 2. Application of thermodynamic theory to compatible polymer composites. Macromolecules 11:1156–1161 Vyazovkin S (2020) Kissinger Method in Kinetics of materials: things to beware and be aware of. Molecules 25(12)