Міжфазні властивості лактату хітозану на межі розділу рідина/повітря

Анотація

Міжфазні властивості (динамічний та рівноважний поверхневий натяг, модулі в’язкості та пружності) лактату хітозану досліджувались на межі поділу рідина/повітря методом форми осцилюючої краплі. Ізотерми динамічного поверхневого натягу лактату хітозану подібні до залежностей для інших розчинів поліелектролітів, зокрема для білків. Хітозан – слабкий катіонний поліелектроліт, який може змінювати свою конформацію від лінійного стрижня до хаотичного і ущільненого клубка. Тому експериментальну залежність рівноважного поверхневого натягу від концентрації лактату хітозану аналізували за допомогою моделі адсорбції, запропонованої раніше для білків. Ця модель враховує можливість існування молекул поліелектроліту в поверхневому шарі в n станах з різною молярною поверхнею, що варіюється від максимального значення при дуже низькому заповненні поверхні молекулами поліелектроліту до мінімального значення при високому заповненні поверхні. Досягнуто хорошої згоди між розрахунковими та експериментальними значеннями поверхневого натягу. Залежності модулів пружності та в'язкості розчинів лактату хітозану від частоти коливань краплі обумовлені впливом обмінних процесів як між поверхневим шаром та об’ємом розчину, так і в самому поверхневому шарі. Збільшення концентрації розчину посилює обмінні процеси, а збільшення частоти коливань пригнічує їх. Показано, що залежність модуля поверхневої в’язкопружності лактату хітозану має екстремальний характер з вираженим максимумом. Причиною такої поведінки є можливість зміни площі молярної поверхні поліелектроліту на межі розділу в залежності від величини адсорбції та його структурних властивостей. Спроба теоретичного опису модуля в’язкопружності в рамках моделі, що враховує моно- або двошарову адсорбцію, не привела до задовільного результату, можливо, через бар’єрний механізм адсорбції хітозану. Але двошарова модель дає якісний опис екстремальної поведінки поверхневої в’язкопружності від концентрації. Значення модуля поверхневої в’язкопружності лактату хітозану займають проміжне місце порівняно з наявними в літературі даними для глобулярних білків та білків з гнучкими ланцюгами, що узгоджується з їхньою молекулярною структурою. Крім того, робота показує придатність моделі адсорбції, розробленої раніше для білків в рамках теорії неідеального двовимірного розчину, для опису поверхневих властивостей інших поліелектролітів. Це дає можливість отримати якісну та кількісну інформацію про процеси, що відбуваються в досліджуваних системах.