Коллоидный журнал, 2024, № 1

Российская академия наук
КОЛЛОИДНЫЙ 
ЖУРНАЛ
Журнал физикохимии поверхностных явлений и дисперсных систем
Том 86     № 1     2024     Январь—Февраль
Основан в январе 1935 г.
Выходит 6 раз в год 
ISSN: 0023-2912
Журнал издается под руководством 
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор
Л.Б. Бойнович
Редакционная коллегия:
С.Ю. Братская, С.З. Вацадзе, А.Я. Вуль, О.В. Дементьева, А.М. Емельяненко 
(зам. главного редактора), К.А. Емельяненко, Н.М. Задымова, О.А. Кабов, 
М.А. Калинина (зам. главного редактора), С.Н. Калмыков, М.Ю. Королёва, 
Н.М. Кузнецов (ответственный секретарь), В.Г. Куличихин, А.М. Музафаров, 
В.В. Назаров, Б.А. Носков, Г.А. Петухова, В.Д. Соболев, А.Н. Филиппов, 
А.Р. Хохлов, А.Ю. Шолохова (зав. редакцией), О.А. Шилова, Ю.А. Щипунов
Международный консультативный совет:
A. Amirfazli (Канада), M. Bazant (США), K.D. Danov (Болгария),
J. Drelich (США), P. Kekicheff
  (Франция), K. Kurihara (Япония),
S. Magdassi (Израиль), H. Ohshima (Япония), G. Palasantzas (Нидерланды),
D. Parsons (Италия), A.I. Rusanov (Россия)
Зав. редакцией А.Ю. Шолохова
Адрес редакции: 119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4, комн. 145,
тел. 8 495 955-46-25
E-mail: colljour@mail.ru
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия “Коллоидного журнала” 
     (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 86, номер 1, 2024
Редакторская колонка 
3
Создание материалов на основе полимолочной кислоты и сульфата меди (II),  
импрегнированного методом крейзинга
С.Д. Бровина, Е.Е. Масталыгина, Е.С. Трофимчук, А.А. Попов 
6
Влияние состава и температуры на динамические свойства смешанных монослоев  
легочных липидов
А.Г. Быков, М.А. Панаева, А.Р. Рафикова, Н.А. Волков, А.А. Ванин 
16
Коллоидные свойства дисперсии плодов софоры японской
П.А. Васильева, И.Б. Дмитриева 
26
Адсорбция анионных поверхностно-активных веществ на активированных углях,  
полученных из лигнина и модифицированных сульфоацетатом целлюлозы
О.А. Кангина, М.Г. Чернышева, Г.А. Бадун, А.В. Лишай, Н.Г. Цыганкова,  
Т.А. Савицкая, Д.Д. Гриншпан 
37
Модификация поверхности синтетического валлериита наночастицами золота:  
роль специфической адсорбции и дзета-потенциала
А.А. Карачаров, М.Н. Лихацкий, Р.В. Борисов, Е.В. Томашевич, С.А. Воробьёв,  
С.М. Жарков 
45
Исследование механической и химической стабильности супергидрофобных покрытий  
на основе реакционноспособных сополимеров глицидилметакрилата и фторалкилметакрилатов
В.В. Климов, О.В. Коляганова, Е.В. Брюзгин, А.В. Навроцкий, И.А. Новаков 
58
Новые полифункциональные биамфифильные ПАВ на основе алкилметилморфолиния  
и додецилсульфат-аниона
Д.М. Кузнецов, Д.А. Кузнецова, Ф.Г. Валеева, Л.Я. Захарова 
70
Влияние структуры сульфосодержащих полиэлектролитных матриц  
на адсорбцию ионов Cu2+
C.Г. Лаишевкина, О.Д. Якобсон, Е.М. Иванькова, Б.М. Шабсельс, Н.Н. Шевченко 
94
Влияние структуры обратных микроэмульсий ди-(2-этилгексил)фосфата натрия  
и додецилсульфата натрия на эффективность микроэмульсионного выщелачивания меди
Н.М. Мурашова, А.С. Полякова 
106
К проблеме стабильности малых объектов на примере молекулярно-динамических  
моделей металлических наночастиц и наносистем
В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов, И.В. Талызин,  
С.А. Васильев, К.Г. Савина, В.В. Пуйтов, А.Н. Базулев 
118
Получение композита наноалмаз-лизоцим-мирамистин и перспективы его использования  
в протезах сердечного клапана
М.Г. Чернышева, Г.А. Бадун, А.Г. Попов, И.С. Чащин, Н.М. Анучина, А.В. Панченко 
130
Конечно-элементная модель взаимодействия жидкого металла с реакторной сталью
О.А. Чикова, В. Ванг, Ш. Ли 
141

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ,  2024, том 86, № 1,  с.  3–5
УДК 544.77
РЕДАКТОРСКАЯ КОЛОНКА
Со 2 по 6 октября 2023 года в Институте физической химии и электрохимии им. Фрумкина Российской академии наук прошла Всероссийская 
конференция “Поверхностные явления в  дисперсных системах”, посвященная 125-летию со 
дня рождения Петра Александровича Ребиндера, 
выдающегося советского ученого, академика АН 
СССР, главного редактора “Коллоидного журнала” 
в 1968–1972 гг.
Научная деятельность П. А. Ребиндера охватывала широкий круг проблем, составляющих содержание современной физико-химии 
дисперсных систем и  поверхностных явлений, 
и включала исследование смачивания и моющего 
действия, адсорбции из растворов ПАВ, стабилизации дисперсных систем и  структурообразования в них, изучение процессов диспергирования твердых тел и управления их прочностью. 
Его многочисленные фундаментальные работы 
послужили основой для получения устойчивых 
дисперсных систем, были применены при интенсификации добычи и переработке нефти, позволили усовершенствовать технологические процессы флотационного обогащения руд, бурения 
горных пород, тонкого измельчения материалов, получения строительных, конструкционных 
и  других материалов с  заданными свой 
ствами. 
Доклады, представленные на прошедшей конференции памяти Ребиндера, отразили эволюцию 
и последние достижения в тех областях физической и коллоидной химии, которые были созданы 
П. А. Ребиндером и активно развивались после его 
смерти. Также были представлены работы, выполнение которых стало возможным с применением 
фундаментальных результатов, полученных самим 
Петром Александровичем и его учениками.
Редколлегия “Коллоидного журнала” подготовила несколько выпусков журнала, содержащих работы, представленные на конференции. Первый из 
таких выпусков предлагает 11 статей.
В обзоре Емельяненко и Бойнович [1] рассматривается современное состояние исследований 
поверхностных свой 
ств дисперсий с наночастицами, называемых в литературе нанофлюидами. 
Показано, что для практических применений нанофлюидов важное значение имеют как влияние 
добавляемых наночастиц на поверхностное натяжение базового флюида, так и изменение характера смачивания и растекания в нанофлюидных 
системах. Рассмотрены механизмы влияния добавляемых наночастиц на поверхностные свой 
ства 
в системах с наноразмерными диспергированными 
частицами.
Новый подход к созданию антимикробных полимерных материалов путем введения в пленку из 
полимолочной кислоты водного раствора сульфата 
меди, обладающего противомикробными свойствами, был предложен в работе Бровиной с соавт. [2]. Авторы развивают низкотемпературный 
способ введения бактерицидной добавки с использованием структурно-механической модификации 
по механизму крейзинга в адсорбционно-активной 
среде. В таком процессе в объеме пленки полимолочной кислоты формируется система не агрегированных, но ориентированных фибрилл и происходит захват сульфата меди, растворенного в адсорбционно-активной среде, в поры полимерной 
матрицы.
Влияние липидов на динамические свой 
ства 
монослоя модельного легочного сурфактанта экспериментально исследовано в работе Быкова с соавт. [3]. Поверхностные свой 
ства слоев бинарных 
смесей дипальмитоилфосфатидилхолина с шестью 
различными липидами, входящими в состав природного легочного сурфактанта, изученные в широкой области поверхностных давлений и при разных температурах, позволили определить влияние 
липидов на ключевые свой 
ства поверхностного 
слоя, обеспечивающие функциональность дыхательной системы.
Результаты исследования коллоидных свой 
ств 
измельченных плодов софоры японской, являющейся биологически активным веществом, представлены в статье Васильевой и Дмитриевой [4]. 
В этой работе анализируются данные по величинам 
_-потенциала частиц софоры при вариации времени контакта частиц с экстрагентом и pH среды, 
определены положения изоэлектрической точки 
и точки нулевого заряда. На основании полученных данных обсуждается влияние природы экстрагента на процесс набухания софоры.
Работа Кангиной с  соавт. [5], выполненная 
объединенной группой исследователей из Московского государственного университета им. 
М. В. Ломоносова и  НИИ физико-химических 
проблем Белорусского государственного университета, решает задачу определения количества ПАВ, 
3

синтезированы в работе Кузнецова с соавт. [8]. Детальное исследование полученных ПАВ показало, 
что они обладают пониженной токсичностью и являются биоразлагаемыми. Одновременно с этим 
было обнаружено формирование в водных средах 
агрегатов с гидродинамическим диаметром 20–120 
нм в зависимости от длины радикала у катиона алкилметилморфолиния и от концентрации биамфифилов и показана значительная солюбилизационная способность по отношению к гидрофобному 
красителю Оранж ОТ.
Исследование полиэлектролитных микросфер 
и пористых криогелей на основе полисульфонатов 
различной природы в качестве перспективных сорбентов для удаления ионов меди было проведено 
в работе Лаишевкиной с соавт. [9]. Было проанализировано влияние ароматических или алифатических сульфонатных групп, а также степени сшивки 
и пористости полиэлектролитных матриц и криогелей на процесс адсорбции ионов Cu2+. Авторами 
показано, что максимальная степень адсорбции 
ионов Cu2+ наблюдается для полиэлектролитных 
микросфер, содержащих ароматические сульфонатные группы.
Метод микроэмульсионного выщелачивания, 
при котором стадии селективного извлечения целевых компонентов и их включения в состав микроэмульсии совмещаются со стадией обработки 
твердой фазы, был использован в работе Мурашовой и Поляковой [10] для извлечения меди. Была 
показана связь между содержанием воды, удельной 
электропроводностью, структурой и эффективностью микроэмульсионного выщелачивания меди 
для двух видов экстрагент-содержащих обратных 
микроэмульсий на основе додецилсульфата натрия 
и ди(2-этилгексил)фосфата натрия. По результатам 
исследования, для интенсификации процессов выщелачивания, авторы рекомендуют использовать 
перколированные обратные микроэмульсии с высоким содержанием воды и с высокой электропроводностью.
Проблема создания биосовместимых покрытий 
для изготовления протезов сердечных клапанов 
рассматривается в работе Чернышевой с соавт. [11]. 
Было создано композиционное покрытие, состоящее из наноалмазов, лизоцима и мирамистина, 
и  показано, что при введении этого комплекса 
в  состав коллагеновых матриц в  100–10 000 раз 
уменьшается адгезия бактерий Staphylococcus aureus 
и в 10–100 раз падает выживаемость этих бактерий.
В работе Чиковой с соавт. [12] рассматривается влияние жидкометаллического охрупчивания на стойкость стального теплообменника 
в устройстве охлаждения атомного реактора. Для 
расчета свободной энергии смоченной поверхности использовался метод среднего поля в формализме конечно-элементного анализа. Оценка 
адсорбированных на активных углях, с применением радиоактивной метки. Актуальность работы, 
в первую очередь, связана с возможным дальнейшим применением таких углей для очистки сточных вод от ПАВ. Выполнено сравнение сорбционной способности активированных углей по отношению к анионным ПАВ для углей, полученных 
из лигнина и модифицированных сульфоацетатом 
целлюлозы из водных растворов.
Перспективные для современного материаловедения слоистые 2D-материалы обсуждаются 
в работе Карачарова с соавт. [6]. Используя автоклавный синтез, авторы получили материал с чередующимися бруситоподобными слоями и квазимоноатомными листами Cu–Fe–S, на поверхность 
которого в дальнейшем проводили иммобилизацию наночастиц золота из цитратных гидрозолей. 
Особое внимание в работе было уделено исследованию влияния добавок алюминия и/или лития на 
поверхностные свой 
ства синтезируемых слоистых 
материалов и характер иммобилизации наночастиц 
золота из золей на таких материалах. Поскольку 
осаждение наночастиц на полупроводниковых субстратах вызывает изменение ширины валентной 
зоны и зоны проводимости, авторы полагают, что 
предлагаемый ими композитный материал найдет 
применение в реакциях (электро)фотокатализа, 
фотодеградации органических веществ в присутствии кислорода и многих других плазмон-индуцированных химических реакциях.
Проблема механической и химической стойкости супергидрофобных покрытий, получаемых 
нанесением реакционноспособных сополимеров 
глицидилметакрилата и фторалкилметакрилатов 
на поверхности текстурированного алюминия или 
хлопчатобумажной ткани, поднимается в работе 
Климова с соавт. [7]. Авторы показали, что стойкий гетерогенный режим смачивания создаваемых 
покрытий обеспечивается прочным сцеплением 
используемых сополимеров с поверхностью субстрата. Сцепление возникает за счет образования 
ковалентных связей в результате раскрытия оксирановых циклов глицидилметакрилата. Кроме 
того, благодаря снижению свободной энергии 
поверхности до 13 мН/м при хемосорбции сополимеров и подходящей многомодальной текстуре 
получающееся покрытие характеризуется очень 
высокими углами смачивания, до 170°. При этом 
увеличение количества атомов фтора в мономерном звене и нанесение нескольких слоев сополимера приводят к повышению стабильности гидрофобных свой 
ств при непрерывном контакте 
с агрессивными водными средами и при приложении абразивной нагрузки.
Новые биамфифильные поверхностно-активные 
вещества на основе катиона алкилметилморфолиния и додецилсульфат-аниона, представляющие 
интерес для биомедицинского применения, были 
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 1
2024

 
РЕДАКТОРСКАЯ КОЛОНКА 
5
растягивающего напряжения, необходимого для 
распространения имеющейся трещины при температурах работы ядерного реактора, позволила 
сделать вывод о возможном разрушении поверхности теплообменника в процессе смачивания 
границ зерен в теплообменнике жидким металлом-теплоносителем по механизму жидкокристаллического охрупчивания.
Л.Б. Бойнович, А.М. Емельяненко, 
 
М.А. Калинина
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Роль диспергированных частиц в физико-химическом поведении 
нанофлюидов // Коллоид. журн. 2023. T. 85. № 6. 
С. 727–737.
2. Бровина С.Д., Масталыгина Е.Е., Трофимчук Е.С., 
Попов А.А. Создание материалов на основе полимолочной кислоты и сульфата меди (ii), импрегнированного методом крейзинга // Коллоид. 
журн. 2024. Т. 86. № 1. С. 6–15.
3. Быков А.Г., Панаева М.А., Рафикова А.Р., Волков Н.А., Ванин А.А. Влияние состава и температуры на динамические свой 
ства смешанных 
монослоев легочных липидов // Коллоид. журн. 
2024. Т. 86. № 1. С. 16–25.
4. Васильева П.А., Дмитриева И.Б. Коллоидные свойства дисперсии плодов софоры японской // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. № 1. С. 26–36.
5. Кангина О.А., Чернышева М.Г., Бадун Г.А., Лишай А.В., Цыганкова Н.Г., Савицкая Т.А., Гриншпан Д.Д. Адсорбция анионных поверхностно-активных веществ на активированных углях, 
полученных из лигнина и модифицированных 
сульфоацетатом целлюлозы // Коллоид. журн. 
2024. Т. 86. № 1. С. 37–44.
6. Карачаров А.А., Лихацкий М.Н., Борисов Р.В., Томашевич Е.В., Воробьёв С.А., Жарков С.М. Модификация поверхности синтетического валлериита наночастицами золота: роль специфической 
адсорбции и дзета-потенциала // Коллоид. журн. 
2024. Т. 86. № 1. С. 45–57.
7. Климов В.В., Коляганова О.В., Брюзгин Е.В., Навроцкий А.В., Новаков И.А. Исследование механической и химической стабильности супергидрофобных покрытий на основе реакционноспособных сополимеров глицидилметакрилата 
и фторалкилметакрилатов // Коллоид. журн. 2024. 
Т. 86. № 1. С. 58–69.
8. Кузнецов Д.М., Кузнецова Д.А., Валеева Ф.Г., Захарова Л.Я. Новые полифункциональные биамфифильные ПАВ на основе алкилметилморфолиния 
и додецилсульфат-аниона // Коллоид. журн. 2024. 
Т. 86. № 1. С. 70–93.
9. Лаишевкина C.Г., Якобсон О.Д., Иванькова Е.М., 
Шабсельс Б.М., Шевченко Н.Н. Влияние структуры 
сульфосодержащих полиэлектролитных матриц 
на адсорбцию ионов Cu2+ // Коллоид. журн. 2024. 
Т. 86. № 1. С. 94–105.
10. Мурашова Н.М., Полякова А.С. Влияние структуры 
обратных микроэмульсий ди-(2-этилгексил)фосфата натрия и додецилсульфата натрия на эффективность микроэмульсионного выщелачивания 
меди // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. № 1. С. 106–117.
11. Чернышева М.Г., Бадун Г.А., Попов А.Г., Чащин И.С., Анучина Н.М., Панченко А.В. Получение композита наноалмаз–лизоцим–мирамистин 
и перспективы его использования в протезах сердечного клапана // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. 
№ 1. С. 131–141.
12. Чикова О.А., Ванг В., Ли Ш. Конечно-элементная 
модель взаимодействия жидкого металла с реакторной сталью // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. № 1. 
С. 142–149.
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 1
2024

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ,  2024, том 86, № 1,  с.  6–15
УДК 544.77
СОЗДАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ 
ПОЛИМОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ И СУЛЬФАТА МЕДИ (II), 
ИМПРЕГНИРОВАННОГО МЕТОДОМ КРЕЙЗИНГА
© 2024 г.   С. Д. Бровина1, *, Е. Е. Масталыгина1, 2, Е. С. Трофимчук1, А. А. Попов1, 2 и др.
1Научная лаборатория “Перспективные композиционные материалы и технологии”, ФГБОУ ВО “Российский 
экономический университет имени Г. В. Плеханова”, Стремянный пер., д. 36, Москва, 115054 Россия
2Лаборатория физико-химии композиций синтетических и природных полимеров, ФГБУН “Институт 
биохимической физики им. Н. М. Эмануэля” РАН, ул. Косыгина, д. 4, Москва, 119334 Россия
*e-mail: son-bro@mail.ru
Поступила в редакцию 10.10.2023 г.
После доработки 21.11.2023 г.
Принята к публикации 22.11.2023 г.
Распространенным подходом к созданию антимикробных полимерных материалов является распределение бактерицидной добавки в объеме материала путем смешения в растворе или расплаве 
полимера. В работе предложен способ введения сульфата меди (II), обладающего противомикробными свой 
ствами, в пленку из полимолочной кислоты путем силовой импрегнации раствора соли по механизму крейзинга. Установлено, что CuSO4 равномерно распределяется в объеме полимера в виде частиц размером порядка 100 нм. В процессе структурной модификации 
поверхность полимерной пленки становится более шероховатой и более гидрофобной. Краевой 
угол смачивания водой увеличивается с 40° до 60–65°. Введение CuSO4 не влияет на поверхностные свой 
ства, но оказывает армирующий эффект на полимерную матрицу при испытаниях на 
растяжение (увеличение прочности при разрыве в 2.5 раза, относительного удлинения при разрыве в 1.4 раза).
Ключевые слова: полимерный материал, полимолочная кислота, сульфат меди, модификация, крейзинг, прочность.
DOI: 10.31857/S0023291224010022
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важных проблем полимерных материалов, особенно это касается упаковочных, 
медицинских и бытовых санитарно-гигиенических изделий и парниковых пленок, является их 
подверженность микробному воздействию [1, 2]. 
На поверхности и в объеме таких изделий могут 
развиваться аэробные и анаэробные микроорганизмы, некоторые виды плесеней, водорослей 
[3, 4]. Решить подобную проблему можно путем 
ввода в полимер специальных биоцидных добавок, активность которых сохраняется в процессе 
переработки и эксплуатации. Как правило, такие 
соединения медленно диффундируют на поверхность, где активно влияют на микрофлору, вызывающую порчу изделия. Часто в качестве антимикробных добавок используют антибиотики и соединения металлов различной дисперсности [5, 
6]. К металлам и их соединениям, обладающим 
противомикробными свой 
ствами, относятся серебро, медь, цинк, железо, марганец. В полимеры 
обычно вводят оксиды и  соли данных металлов [7, 8].
Соединения меди, из которых наиболее известным является кристаллогидрат сульфата меди (II), 
он же медный купорос, на протяжении веков используются в сельском хозяйстве как противогрибковое, антибактериальное и противовирусное средство, а также как средство против биообрастания 
в плавательных бассейнах, оросительных и дренажных каналах [9, 10]. Выбор меди в качестве антимикробной добавки обусловлен тем, что она обладает доказанными бактерицидными свой 
ствами, 
а также является относительно дешевым металлом. 
Несмотря на то, что медь является неотъемлемым 
макроэлементом для многих живых организмов, 
она может оказывать токсичный эффект за счет 
своей способности вступать в окислительно-восстановительные реакции. Так, медь может вступать 
в реакцию Фентона, в результате которой образуется гидроксильный радикал, участвующий в окислении белков и липидов микроорганизмов [11, 12].
6

 
СОЗДАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ 
7
используемые антисептические препараты бриллиантовый зеленый и йод [27, 28].
Цель настоящей работы состояла в разработке 
низкотемпературного метода получения пленочных материалов на основе полимолочной кислоты, 
содержащих сульфат меди (II), с использованием 
методологии крейзинга, а также в изучении их термических, поверхностных и механических свой 
ств.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Объектами исследования являлись листовые 
материалы на основе полимолочной кислоты (полилактид) с импрегнированным из раствора сульфатом меди. Был использован ПЛ марки PLA Ingeo 
4043D (Nature Works, LLC, США) с пределом текучести расплава (ПТР) 6 г/10 мин (210°C, 2.16 кг) 
и плотностью 1.24 г/см3. Прессование листов ПЛ из 
гранул осуществляли в алюминиевых пресс-формах на целлофановой подложке с помощью лабораторного гидравлического пресса РПА-12 (Биолент, Россия) при температуре 220 ± 5°C и давлении 50 кгс/см2 с последующей закалкой в воде при 
20 ± 2°C. В результате были получены пленочные 
материалы толщиной 220 ± 30 мкм, из которых вырезали образцы размером 3×4 мм. Толщину пленок измеряли с помощью цифрового микрометра 
“МЕГЕОН – 80800”.
В  качестве добавки использовали 5-водный 
сульфат меди (II) CuSO4×5H2O (х. 
ч., ООО “Компонент-Реактив”, Россия) (далее CuSO4). CuSO4 
вводили в матрицу ПЛ по технологии крейзинга 
при совместном действии механического напряжения и адсорбционно-активной жидкой среды 
с  растворенной в  ней добавкой (рис.  1). ААС 
представляла собой раствор состава дистиллированная вода / этиловый спирт (95 об.%, Ферейн, 
ПАО “Брынцалов-А”) 50/50 об.%, содержащий 
1.6 мас.% CuSO4, приготовленный путем смешения на магнитной мешалке IKA RCT basic (Германия) при 40°C и 1000 об./мин. Степень деформации, которую определяли как отношение приращения длины образца к  его первоначальной 
длине, выраженное в процентах, для пленки ПЛ 
составила 350%. Толщина структурно модифицированных образцов после растяжения уменьшалась до 160 ± 20 мкм.
В работе исследовали образцы структурно модифицированного ПЛ с импрегнированной методом 
крейзинга добавкой (далее модифицированный 
ПЛ с CuSO4). В качестве референтов использовали 
исходные изотропные пленки ПЛ (далее исходный 
ПЛ) и образцы ПЛ, подвергнутые структурной модификации в водно-спиртовой среде без добавки 
(далее модифицированный ПЛ).
Исследования методом оптической микроскопии проводили на микроскопе Olympus 
Известны исследования, посвященные введению сульфата меди в качестве антимикробной добавки в полимерные матрицы. В одной из работ частицы медного купороса вводили в полиуретан методом замачивания и прессования пены в растворе 
CuSO4. Полученные пленки обладали ингибирующим эффектом в отношении грамотрицательного штамма Escherichia coli [13]. В другой работе 
Popescu V. с соавт. получали композиты на основе 
полилактида и наночастиц меди, синтезированных 
из CuSO4 и затем объединенных в кластеры с полиэтиленгликолем. Антимикробная активность материалов была подтверждена на штаммах Enterococcus 
faecalis, E. coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas 
aeruginosa [14].
Наиболее распространенный способ введения 
функциональных наполнителей в  полимерную 
матрицу основан на их смешении в растворе или 
расплаве полимера [15]. При этом получение однородной высокодисперсной смеси возможно при хорошей термодинамической совместимости компонентов. Обычно антимикробные добавки являются 
гидрофильными, поэтому они хорошо диспергируются в водорастворимых или водонабухающих полимерах [16]. При совмещении биоцидных веществ 
с гидрофобными полимерными матрицами, как 
правило, требуется проведение химической модификации компонентов или введение компатибилизаторов [17, 18], которые могут ухудшать эксплуатационные свой 
ства полимерного материала. Кроме 
того, использование расплавных технологий требует определенной термостойкости для наполнителя, что ограничивает выбор функциональных 
добавок. В связи с этим актуальность приобретает 
разработка низкотемпературного метода введения 
антимикробных веществ в пленки и волокна гидрофобных полимеров. Особенно это важно для 
биоразлагаемых алифатических поли 
эфиров, которые в настоящее время рассматривают в качестве альтернативы традиционным полимерам, используемым для изготовления упаковки и бытовых 
изделий.
Наиболее перспективным для этих целей представляется полимер молочной кислоты – полилактид (ПЛ) [19, 20].
В качестве низкотемпературного способа введения функциональных добавок в работе предлагается использовать структурно-механическую 
модификацию по механизму крейзинга в адсорбционно-активной среде (ААС), в процессе которой в объеме полимера формируется система ориентированных и разобщенных фибрилл диаметром 
5–20 нм [21, 22]. Одновременно с этим происходит захват, диспергирование и фиксация в порах 
полимерной матрицы вещества, растворенного 
в ААС [23, 24]. Ранее в работах [25, 26] были изучены особенности крейзинга пленок и волокон ПЛ 
и получены материалы, содержащие традиционно 
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 1
2024

БРОВИНА  и др.
Çàðîæäåíèå
êðåéçîâ
Ââåäåíèå
ôóíêöèîíàëüíîé
äîáàâêè
350
0
H,%
Рис. 1. Схематичное изображение структурной модификации ПЛ с одновременной импрегнацией добавки.
осуществлялась при помощи программного обеспечения Proteus NETZSCH.
Анализ деформационно-прочностных свойств при растяжении проводился на универсальной испытательной машине GP UG 5 DLC-0.5 
DVT (Devotrans, Турция) в соответствии с ГОСТ 
11262–2017 (ISO 527–2:2012) “Пластмассы. Метод 
испытания на растяжение”. Образцы для испытаний в виде стандартных лопаток получали путем 
вырубания вдоль оси ориентации с помощью ручного пресса. Рабочая длина составляла 10 мм, ширина – 5 мм (тип 1). Испытание проводилось при 
температуре 23 ± 2°C, относительной влажности 
50% и скорости растяжения 2.5 мм/мин.
Краевые углы смачивания образцов бидистиллированной водой определяли методом статической посаженой капли на приборе, оснащенном 
6-кратным монокулярным объективом и видеокамерой. Контактный угол определяли как наклон 
касательной к капле из точки касания трех фаз. 
Аппроксимацию формы капли проводили методом 
Лапласа–Юнга (по контуру всей капли).
Для всех видов исследований в работе проводилось по три повтора каждого измерения. Статистическая обработка данных была проведена в соответствии с дисперсионным анализом с использованием метода наименьших квадратов. Значения 
данных и пределы погрешностей представлены как 
среднее значение ± стандартное отклонение.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В  результате растяжения исходной изотропной пленки ПЛ в адсорбционно- активной жидкой среде происходит перестройка ее структуры 
в фибриллярную. В этом случае на первой стадии 
на дефектах поверхности полимера наблюдается 
зарождение микротрещин (крейзов), содержащих 
систему ориентированных и  разобщенных фибрилл. Затем микротрещины прорастают через 
все сечение пленки и уширяются в направлении 
BX3M-PSLED (Япония) в  проходящем и  отраженном свете при увеличениях 50×, 100×, 200× 
и 1000×. По уровню интенсивности серого на полученных микрофотографиях определяли линейный 
профиль поверхности образцов (шероховатость). 
Уровень интенсивности серого определялся в программном обеспечении оптического микроскопа 
по градиенту изменения цвета отраженного света.
Морфологию образцов изучали методом сканирующей электронной микроскопии (далее, СЭМ) 
на микроскопе JSM-6380LA (JEOL, Япония) при 
рабочем напряжении 20 кВ. Предварительно образцы готовили в виде сколов по методике хрупкого разрушения в жидком азоте вдоль направления растяжения, прикрепляли к поверхности 
микроскопического столика на углеродный скотч 
и напыляли слоем золота толщиной 25 нм на установке IB-3 Ion Coater (Eiko, Япония).
Термогравиметрический анализ (ТГА) проводился на приборе TGA/DSC3+ (Mettler 
Toledo, Швейцария) в температурном диапазоне 
+25…+800°C со скоростью нагрева 10°C/мин в атмосфере воздуха (100 мл/мин). Для измерений использовали тигель из оксида алюминия на 150 мкл, 
навеска образца составляла 5–10 мг. Обработка результатов осуществлялась с помощью программного обеспечения Star SW Lab Mettler.
Теплофизические свой 
ства материалов анализировали с помощью дифференциального сканирующего калориметра (далее ДСК) DSC 214 Polyma 
(NETZSCH-Gerätebau, Германия). Температурная 
шкала и  энтальпия плавления калиброваны по 
стандартным образцам индия, цинка и олова. Анализ проводился в алюминиевых тиглях Concavus 
NETZSCH-Gerätebau GmbH (‰  5  мм, 30  мкл), 
масса образца составляла 10 ± 1 мг, скорость нагрева/охлаждения  – 10°C/мин. Был использован следующий режим съемки: нагрев от +20 до 
+180°C, охлаждение от +180 до +20°C. Термограммы (кривые ДСК) образцов нормированы на 
навеску 1.0 ± 0.1 мг. Обработка полученных данных 
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 1
2024

 
СОЗДАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ 
9
Рис. 2. Микрофотографии образцов исходного ПЛ (а, б), ПЛ после структурной модификации без (в, г) и с импрегнацией CuSO4 (д, е), полученные с помощью оптического микроскопа в проходящем (а, в, д) и отраженном 
(б, г, е) свете при увеличении 200×. Стрелками указано направление растяжения.
происходит коллапс пористой структуры, который 
сопровождается уменьшением объемной пористости пленки и увеличением размера пор. На микрофотографиях, полученных методом оптической 
растяжения за счет перехода полимерного материала из блочных областей в крейзы. На больших 
степенях растяжения (выше 250%) в  результате 
коагуляции фибрилл боковыми поверхностями 
КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 1
2024