Функции полимеров: Полимеры. Функции полимеров

Функции полимеров: Полимеры. Функции полимеров – презентация онлайн

alexxlab | 05.05.2023 | 0 | Разное

Содержание

Функциональность Полимеров – Словарь терминов | ПластЭксперт

Функциональность Полимеров

Характеризует число функциональных групп в макромолекуле.

В отличие от низкомолекулярных соединений, понятие «функциональность» для высокомолекулярных соединений, как и понятие «молекулярная масса» (MM), имеет статистический смысл и характеризуется (по аналогии со средними MM) значениями среднечисловой функциональности (отношение суммарного числа функциональных групп к общему числу молекул в системе) и среднемассовой функциональности (определяет разброс функциональности в молекулах полимера).

Полимерные молекулы могут содержать в цепи как специально введенные реакционноспособные функциональные группы различного типа (например, ОН, CO-OH, NH₂, SH, CH=CH₂), так и любые другие группы (Cl, CH₃ и другие). Система представлений о функциональности полимеров наиболее, полно развита для олигомеров (содержащих реакционноспособные группы на концах или в цепи молекул), находящих широкое применение при получении различные типов полимерных материалов в результате целенаправленного превращения функциональных групп.

Наиболее полно функциональность олигомеров и полимеров отражает распределение по типам функциональности (РТФ) – аналог функции MMP, количественно характеризующее относится содержание макромолекул с различным числом и типом функциональных групп. Наиболее универсальный метод количественного анализа РТФ полимеров – высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) в колоночном или тонкослойном вариантах.

Каждый из рассмотренных типов функциональности полимеров требует специфический подхода к выбору методов исследования его РТФ. Для олигомеров 1-го и 2-го типа с f<5 оптимальным является использование ВЭЖХ в критический (на границе эксклюзионного и адсорбционного) режиме разделения, что позволяет за счет исчезновения деления по молекулярной массе проводить разделение непосредственно по числу и типу функциональных групп в макромолекуле.

Для анализа РТФ полимеров 2-го и 3-го типа обычно применяют эксклюзионную (в более редких случаях градиентную адсорбционную) хроматографию с детекторами комбинированного типа (например, рефрактометр, УФ или ИК спектрометр), позволяющими одновременно и непрерывно измерять количество полимера определенного размера и концентрации в нем функциональных групп.

Функциональность полимеров играет важную роль в химии высокомолекулярных соединений: характеризует реакционную способность полимеров, их способность к комплексообразованию и адсорбции, растворимость, ряд важных реологический и других физико-химических и физико-механических свойств.

Для олигомеров параметры РТФ могут быть использованы для исследования процессов их синтеза и превращения, прогнозирования свойств полимерных продуктов на их основе.

Параметры РТФ должны входить как важнейшие характеристики в технические условия, для полимеров с функциональных группами.

Гладкова Наталья

Физика полимеров и биополимеров – Приемная комиссия СПбГУ

Физика полимеров и биополимеров

: Опубликовано: 26 апреля 2017

Физика полимеров и биополимеров

Создавать высокопрочные детали для самолетов и космических кораблей и развивать науку; внедрять инновации в производство товаров широкого потребления — делать процессы изготовления более простыми, быстрыми и дешевыми; защищать окружающую среду от непоправимого вреда — делать упаковку разлагаемой; исследовать функции и химически сложные структуры биополимеров в организме человека — и лечить серьезные заболевания; изучать самую удивительную молекулу — человеческую ДНК — и выходить за границы современных познаний человека о человеке — всё это части одной непростой, наукоемкой, но, безусловно, значимой для всего мира области — физики полимеров и биополимеров. Изучением этих веществ сегодня занимаются ученые по всему миру — химики, физики, биологи и врачи.

Физика полимеров и биополимеров

Санкт-Петербургский государственный университет готовит аспирантов по программе «Физика полимеров и биополимеров» — специалистов, готовых эффективно решать множество междисциплинарных задач. В числе основных учебных курсов программы: молекулярная биофизика, физика полимеров, модельные теории релаксационных процессов полимерных наносистем, физика жидких кристаллов, компьютерное моделирование и многие другие.

Благодаря многолетнему сотрудничеству с университетами Германии, Швеции, Словении, Турции и США аспиранты этой программы СПбГУ выезжают на стажировки в зарубежные лаборатории. Исследования ведутся в сотрудничестве со специалистами в области химии, биологии, медицины — сотрудниками Института высокомолекулярных соединений РАН, Института цитологии РАН, Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии РАМН, Института гриппа РАМН и других ведущих исследовательских центров. Экспериментальные исследования проводятся с использованием уникального оборудования ресурсных центров СПбГУ и научно-исследовательских лабораторий кафедр Университета.

Выпускник программы будет востребован на рынке труда — область исследований и работы широка и перспективна. Аспирантура в СПбГУ позволяет подготовить профессионалов высшей квалификации, обеспечивает необходимые компетенции и позволяет успешно работать в выбранной сфере деятельности.

Форма обучения — очная, срок обучения — 4 года. Узнать о программе больше можно в Каталоге образовательных программ аспирантуры СПбГУ.

Ответственный за содержание: Первый проректор по молодежной политике и организации приема Александр Вячеславович Бабич

Предложения по внесению изменений можно направлять на адрес: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Полимерные добавки и их функции

Пластмассовые полимеры имеют свойства химической реакции, аналогичные свойствам малых молекул, хотя сами полимеры больше по размеру. Это означает, что ряд различных факторов, в том числе термические условия, растрескивание под напряжением или диффузия химических добавок, могут изменить структуру молекулярного пластикового полимера и, следовательно, основные свойства большинства пластиковых полимерных материалов. Некоторые изменения, такие как непреднамеренное снижение молекулярной массы, могут привести к деградации пластика и повреждению продукта, в то время как другие могут дополнить или улучшить характеристики полимера.

Полимерные добавки и их функции

Большинство пластиковых добавок вводятся в компаунд для достижения определенного результата, будь то повышение формуемости или просто изменение пигментации. В случае сополимеров, которые состоят из разнообразных и повторяющихся молекулярных единиц, каждое вещество, входящее в состав материала, играет определенную роль в его общем химическом составе. Это делает важным тщательный контроль количества и типов включаемых добавок, поскольку они обычно не связываются с молекулой полимера и, таким образом, не повышают химическую чувствительность пластика. Различные виды добавок обладают различной уязвимостью и сильными сторонами, но каждая из них может влиять на эффективность производства полимера.

Информацию о методах определения присутствия добавок в полимерном соединении см. в публикации Carrott, Jones and Davidson’s Identification and Analysis of Polymer Additives.

Пластификаторы

В то время как некоторые полимеры, такие как каучук, являются естественными гибкими, другие, такие как лигнин или нитрат целлюлозы, являются сравнительно жесткими и не могут быть смягчены при воздействии материалов, не содержащих растворителей. По этой причине к полимеру могут быть добавлены пластифицирующие соединения для уменьшения его жесткости и повышения его формуемости. Пластификаторы собираются в группы молекул между различными полимерными цепями, не изменяя объем полимера. Результатом является менее ограниченное движение полимерной цепи, о чем свидетельствует возрастающая диэлектрическая проницаемость.

Пластификаторы, как правило, должны иметь уровень растворимости, близкий к уровню растворимости самого полимера, и в одной смеси можно использовать несколько пластифицирующих добавок, если они совместимы друг с другом и с полимером. Когда пластификатор, такой как диоктилфталат, вводят в полимер поливинилхлорида (ПВХ), он снижает вязкость его расплава и повышает его светостойкость. Он обеспечивает устойчивость к окисляющим кислотам, но также делает полимер более уязвимым к грибковым загрязнениям и коррозионным веществам.

Пигменты

Пигментные добавки могут использоваться для изменения цвета полимерного материала, что выгодно для ряда потребительских товаров. Однако некоторые пигменты могут повышать восприимчивость полимера к химическим реакциям, что делает тщательный отбор важным этапом процесса пигментации. Пигменты, такие как сажа, не реагируют на коррозионные вещества, но глина и другие гидрофильные добавки являются водопоглощающими, что может повредить некоторые полимеры. Точно так же карбонатные пигменты, такие как известняк, могут сделать материал подверженным коррозии от неорганических кислот. Эти эффекты можно смягчить добавлением связующих веществ, таких как органосилан, которые помогают компенсировать недостаток связей между пигментом и молекулами полимера.

УФ-стабилизаторы и антиоксиданты

Многие ненасыщенные полимеры могут подвергаться деградации из-за ряда причин, таких как поглощение кислорода, что приводит к высвобождению органических пероксидов. Чтобы снизить риск механического и химического износа, к этим полимерам можно добавлять фенольные или аминовые антиоксиданты, а определенные пигменты и стабилизаторы могут помочь защитить их от ультрафиолетового излучения. Некоторые из общих групп добавок, используемых для этих целей, включают:

• Затрудненный фенол: фенол состоит из бензольного кольца, соединенного с гидроксильной группой. Когда соседние атомы углерода заменяют связанный водород более тяжелыми элементами, в результате получается затрудненное фенольное соединение, которое предотвращает окислительную деструкцию полимеров, таких как каучук.

• Антиоксиданты: вторичные амины, в состав которых входят ароматические углеводороды, такие как бензол, могут служить антиоксидантами, защищающими полимеры от окислительного разрушения. Однако они также реагируют с кислотами, что делает их уязвимыми для кислотной коррозии.

• Стабилизаторы: Некоторые органические полимеры могут разлагаться в результате фотоокисления, которое вызывается кислородом под воздействием ультрафиолетового света. Пигменты, такие как сажа, и УФ-стабилизаторы, такие как гидроксилбензофенон, могут быть добавлены для снижения скорости фотоокисления.

Добавки для формуемости

Полимеры, которые плохо поддаются формованию, могут получить пользу от смазочных материалов или технологических добавок, которые могут помочь предотвратить прилипание материала к металлическим поверхностям и снизить количество энергии, необходимой для его изготовления. Некоторые добавки, такие как акриловые полимеры, могут улучшить ударопрочность и в то же время облегчить обработку. Материал ПВХ, предназначенный для литья или экструзии, часто одновременно обрабатывается смазками, технологическими добавками и ударопрочными добавками. Хотя эти добавки полезны, они также могут разрушаться растворителями, что может привести к загрязнению другими химическими веществами.

Прочие пластмассовые изделия

Повреждение бампера: что теперь?
Шины: уретан против силикона
Красящая резина с пигментами
Контроль качества пластиковых композитных материалов
Свойства ПТФЭ
Биоразлагаемый пластик и полиэтиленовые пакеты в США
Силиконовый каучук в Северной Америке
Поиск гибких решений в резиновой промышленности
Правила толщины пластиковых пакетов: международные тенденции
Ремонт поврежденных деталей из стеклопластика
Добавки для отверждения пластмасс
Полиуретан и спорт: непревзойденное преимущество
Проводящий пластик: новые инновации
Беспроводной источник питания: пластиковые прокладки
Самоармирующиеся полимеры
Резина для отдыха
Промышленные достижения в области производства пены: предотвращение аневризмы
Экологически чистые пластмассы и автомобильная промышленность
Экологически чистый полиуретан и железнодорожное оборудование
Знаете ли вы свою пену?

Больше из пластика и резины

Гидрофобины Aspergillus: физико-химические свойства, биохимические свойства и функции при деградации твердых полимеров

Обзор

. 2022 25 июля; 10 (8): 1498.

doi: 10.3390/microorganisms10081498.

Такуми Танака ¹ , Юки Тераучи ² , Акира Йошими ^{3
4} , Кэйетсу Абэ ^{4
5}

Принадлежности

¹ Лаборатория инженерной селекции плесени кодзи, кафедра биотехнологии, Высшая инженерная школа, Осакский университет, Суита 565-0871, Япония.
² Наземная микробиология и систематика, Высшая школа глобальных экологических исследований, Киотский университет, Киото 606-8502, Япония.
³ Лаборатория технологии взаимодействия нитчатых грибов с окружающей средой, Киотский университет, Киото 606-8502, Япония.
⁴ Инкубаторный центр создания новой индустрии, Университет Тохоку, Сендай 980-8579, Япония.
⁵ Лаборатория прикладной микробиологии, кафедра микробной биотехнологии, Высшая школа сельскохозяйственных наук, Университет Тохоку, Сендай 980-8572, Япония.

PMID: 35893556
PMCID: PMC9394342
DOI: 10.3390/микроорганизмы10081498

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Такуми Танака и др. Микроорганизмы. 2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 25 июля; 10 (8): 1498.

doi: 10.3390/microorganisms10081498.

Авторы

Такуми Танака ¹ , Юки Тераучи ² , Акира Йошими ^{3
4} , Кэйетсу Абэ ^{4
5}

Принадлежности

¹ Лаборатория инженерной селекции плесени кодзи, кафедра биотехнологии, Высшая инженерная школа, Осакский университет, Суита 565-0871, Япония.
² Наземная микробиология и систематика, Высшая школа глобальных экологических исследований, Киотский университет, Киото 606-8502, Япония.
³ Лаборатория технологии взаимодействия нитчатых грибов с окружающей средой, Киотский университет, Киото 606-8502, Япония.
⁴ Инкубаторный центр создания новой индустрии, Университет Тохоку, Сендай 980-8579, Япония.
⁵ Лаборатория прикладной микробиологии, кафедра микробной биотехнологии, Высшая школа сельскохозяйственных наук, Университет Тохоку, Сендай 980-8572, Япония.

PMID: 35893556
PMCID: PMC9394342
DOI: 10.3390/микроорганизмы10081498

Абстрактный

Гидрофобины представляют собой небольшие амфипатические белки, консервативные у мицелиальных грибов. В этом обзоре свойства и функции гидрофобинов Aspergillus всесторонне обсуждаются на основе недавних открытий. Множественные гидрофобины Aspergillus были идентифицированы и отнесены к обычному классу I и двум нетрадиционным классам. Некоторые Гидрофобины Aspergillus могут быть очищены в водной фазе без органических растворителей. Гидрофобины класса I Aspergilli самособираются, образуя амфипатические мембраны. На границе раздела воздух-жидкость RolA Aspergillus oryzae самособирается в четыре этапа, а его самособирающиеся пленки состоят из двух слоев: палочкообразной мембраны, обращенной к воздуху, и палочковидных структур, обращенных к жидкости. Самосборка зависит главным образом от конформации гидрофобина и рН раствора. Петли Cys4-Cys5 и Cys7-Cys8, дисульфидные связи и консервативные остатки Cys RodA-подобных гидрофобинов необходимы для самосборки на границе раздела и для адсорбции на твердых поверхностях. АфРода помогает Aspergillus fumigatus , чтобы избежать распознавания иммунной системой хозяина. RodA-подобные гидрофобины привлекают кутиназы для ускорения гидролиза алифатических полиэфиров. Этот механизм сохраняется у Aspergillus и других мицелиальных грибов и может способствовать их росту. Аспергиллы продуцируют различные малые секретируемые белки (SSP), включая гидрофобины, гидрофобные поверхностно-связывающиеся белки и эффекторные белки. Aspergilli может использовать широкий спектр SSP для разложения твердых полимеров.

Ключевые слова: аспергиллы; деградация биополимера; гидрофобин; самостоятельная сборка; мало секретируемый белок.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Структура конидиальной клетки…

Рисунок 1

Структура поверхности конидиальной клеточной стенки A. fumigatus ku80, Δ rodA…

Рисунок 1

Структура поверхности конидиальной клеточной стенки A. fumigatus ku80, Δ rodA и Δ rodBCDEFG . Атомно-силовые микроскопические изображения показывают наличие стержней на поверхности ku80 и Δ 9019.7 rodBCDEFG и их отсутствие на Δ rodA , в котором удален AfRodA (перепечатано с разрешения [13]. 2017, Journal of Fungi ).

Рисунок 2

Схематическое изображение самосборки гидрофобина.…

Рисунок 2

Схематическое изображение самосборки гидрофобина. ( A ) Гидрофобины класса I самособираются в…

фигура 2

Схематическое изображение самосборки гидрофобина. ( A ) Гидрофобины класса I самособираются в стержни (на основе [76,80]). ( B , C ) Самособирающаяся структура гидрофобина класса II, состоящая из ( B ) 3- или ( C ) 6-молекулярных звеньев (по данным [91]).

Рисунок 3

Схематическая модель взаимодействия PBSA–RolA–CutL1.…

Рисунок 3

Схематическая модель взаимодействия PBSA–RolA–CutL1. ( A ) Адсорбция, латеральная подвижность и кутиназа…

Рисунок 3

Схематическая модель взаимодействия PBSA–RolA–CutL1. ( A ) Адсорбция, латеральная подвижность и рекрутирование кутиназы с помощью RolA на поверхности PBSA (на основе [8]). ( B ) Механизм взаимодействия между RolA и CutL1 (адаптировано из [8,158]).

Рисунок 4

Аминокислотные последовательности и трехмерные…

Рисунок 4

Аминокислотные последовательности и трехмерные структуры CutL1 и PETase. ( А )…

Рисунок 4

Аминокислотные последовательности и трехмерные структуры CutL1 и PETase. ( A ) Выравнивание аминокислотных последовательностей. Идентичные остатки отмечены звездочками. Отрицательно заряженные остатки CutL1, необходимые для взаимодействия с RolA, и отрицательно заряженные остатки PETase, расположенные с противоположной стороны от активного центра, заштрихованы серым цветом. Каталитические остатки подчеркнуты. ( B ) Трехмерная структура CutL1. Отрицательно заряженные остатки, необходимые для взаимодействия с RolA, показаны в виде черных палочек. ( C ) Трехмерная структура ПЭТазы. Все отрицательно заряженные остатки показаны в виде моделей черных палочек. Те, что расположены на противоположной стороне от активного центра, указаны стрелками.

Рисунок 5

N-концевые участки гидрофобинов в…

Рисунок 5

N-концевые участки гидрофобинов в кладе, содержащей AnRodA и RolA (как в…

Рисунок 5

N-концевых участков гидрофобинов в кладе, содержащей AnRodA и RolA (как в [8]). Идентичные остатки отмечены звездочками, а высококонсервативные остатки отмечены точками. Положительно заряженные остатки (Arg, His и Lys) заштрихованы серым цветом. Остатки Cys выделены жирным шрифтом.

Рисунок 6

Филогенетический анализ ( А…

Рисунок 6

Филогенетический анализ ( A ) главных гидрофобинов класса I и ( B…

Рисунок 6

Филогенетический анализ ( A ) главных гидрофобинов класса I и ( B ) кутиназ и ацетилксиланэстераз. Ацетилксиланэстеразы подчеркнуты. Кутиназы и ацетилксиланэстеразы образуют следующие три группы: ( и ) кутиназы аскомицетов, включая все кутиназы Aspergilli; ( ii ) кутиназы из других аскомицетов и базидиомицетов; и ( iii ) ацетилксиланэстеразы и кутиназы, которые имеют большое сходство с ацетилксиланэстеразами. Все последовательности взяты из аскомицетов или базидиомицетов (воспроизведено с разрешения [8]. 2015, Molecular Microbiology ).

Рисунок 6

Филогенетический анализ ( А…

Рисунок 6

Филогенетический анализ ( A ) главных гидрофобинов класса I и ( B…

Рисунок 6

Рисунок 7

Принципиальная схема гипотетических приложений…

Рисунок 7

Схематическая диаграмма гипотетических применений гидрофобинов: изготовление биосенсоров, субстратов для клеточных культур,…

Рисунок 7

Схематическая диаграмма гипотетических применений гидрофобинов: изготовление биосенсоров, субстратов для клеточных культур и биореакторов для деградации или преобразования материалов. Левая часть каждой панели: твердые субстраты, функционализированные гидрофобинами. Правая часть каждой панели: обычные функционализированные подложки, в которых функциональные материалы иммобилизованы на твердой поверхности с помощью химического реагента.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

Кинетика адсорбции и самоорганизующиеся структуры гидрофобина RolA Aspergillus oryzae на гидрофобных и заряженных твердых поверхностях.
Тераучи Ю., Нагаяма М., Танака Т., Танабэ Х., Йошими А., Нанатани К., Ябу Х., Арита Т., Хигучи Т., Камеда Т., Абэ К. Тераучи Ю. и соавт. Appl Environ Microbiol. 22 марта 2022 г.; 88 (6): e0208721. doi: 10.1128/AEM.02087-21. Epub 2022 2 фев. Appl Environ Microbiol. 2022. PMID: 35108098 Бесплатная статья ЧВК.
Участие гидрофобных аминокислотных остатков в петле С7-С8 гидрофобина RolA Aspergillus oryzae в гидрофобном взаимодействии между RolA и полиэфиром.
Танака Т., Танабе Х., Уэхара К., Такахаши Т., Абэ К. Танака Т. и др. Биоски Биотехнолог Биохим. 2014;78(10):1693-9. дои: 10.1080/09168451.2014.932684. Epub 2014 10 июля. Биоски Биотехнолог Биохим. 2014. PMID: 25273133
Анализ процесса самосборки гидрофобина RolA Aspergillus oryzae методом Ленгмюра-Блоджетта.
Тераучи Ю., Танака Т., Мицуиси М., Ябу Х., Йошими А., Нантани К., Абэ К. Тераучи Ю. и соавт. Биоски Биотехнолог Биохим. 2020 апрель; 84 (4): 678-685. дои: 10.1080/09168451.2019.1706443. Epub 2019 26 декабря. Биоски Биотехнолог Биохим. 2020. PMID: 31876261
Создание свойств поверхности с использованием палитры гидрофобинов.
Zampieri F, Wösten HAB, Scholtmeijer K. Зампиери Ф. и др. Материалы (Базель). 6 сентября 2010 г.; 3(9):4607-4625. дои: 10.3390/ma3094607. Материалы (Базель). 2010. PMID: 28883343 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Гидрофобины, грибковая оболочка распустилась.
Wösten HA, de Vocht ML. Вестен Х.А. и др. Биохим Биофиз Акта. 2000 г., 18 сентября; 1469(2):79-86. doi: 10.1016/s0304-4157(00)00002-2. Биохим Биофиз Акта. 2000. PMID: 10998570 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

TOP HEADLINES