Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. СИНТЕЗ И ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ N-ВИНИЛКАПРОЛАКТАМА 8
-
Получение N-винилкапролактама и его структура 8
-
Радикальная гомополимеризация '. 12
-
Сополимеризация с непредельными соединениями 15
1.2. СВОЙСТВА ГОМО- И СОПОЛИМЕРОВ N-ВИНИЛКАПРОЛАК-
ТАМА И ИХ РАСТВОРОВ 22
-
Комплексообразование 22
-
Гели на основе комплексов полимеров 29
-
Растворы полимеров и их свойства 31
1.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ N-ВИНИЛ
КАПРОЛАКТАМА 40
II. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. СИНТЕЗ N-ВИНИЛКАПРОЛАКТАМА 44
2.2. РАДИКАЛЬНАЯ СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ N-ВИНИЛКАПРО
ЛАКТАМА С N-ВИНИЛАЗОЛАМИ 50
-
Сополимеризация с N-винилимидазолами 51
-
Радикальная сополимеризация с ^винил-1,2,3-триазолами 56
2.3. СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОПОЛИМЕРОВ N-
ВИНИЛКАПРОЛАКТАМА С N-ВИНИЛАЗОЛАМИ 59
2.3.1. Зависимость температуры фазового разделения водных растворов
от состава сополимеров 59
-
Влияние неорганических солей на нижнюю критическую температуру растворения и поверхностное натяжение водных растворов сополимеров 63
-
Изучение взаимодействия полимеров с ПАВ и их влияние на температуру фазового разделения 72
*
2.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФЛОКУЛЯЦИИ ЛАТЕК-
СОВ ГОМО- И СОПОЛИМЕРАМИ НА ОСНОВЕ
N-ВИНИЛКАПРОЛАКТАМА 79
2.4.1. Флокуляция латекса бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРК
и физико-механические свойства вулканизатов на основе каучука 79
2.4.2.Термостимулированная флокуляция латекса полистирола в вод
ных растворах поли-М-винилкапролактама 89
2.5. ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА ПОЛИМЕРАМИ НА
ОСНОВЕ N-ВИНИЛКАПРОЛАКТАМА 97
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Синтез мономеров 100
3.2. Методика проведения гомо-и сополимеризации 103
-
Гомополимеризация 103
-
Сополимеризация 104
-
Исследование сополимеров и свойств растворов 104
-
Изучение закономерностей флокуляции латексов 107
-
Флокуляция латекса бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРК.. 107
-
Методика выделения каучука из латекса СКС-30 АРК для физико-механических испытаний 107
-
Получение полистирольного латекса 108
3.5. Методика определения железа 108
ВЫВОДЫ по
ЛИТЕРАТУРА 112
ПРИЛОЖЕНИЕ 133
Введение к работе
Актуальность работы. Достижения в области синтеза высокомолекулярных соединений указывают на различные пути создания полимерных продуктов с заданным комплексом свойств. Большими возможностями обладает радикальная сополимеризация, широко используемая в практике при химической модификации полимеров винилового ряда. Сополимери-зацией N-виниламидов с различными виниловыми мономерами получены водорастворимые высокомолекулярные соединения, которые стали объектами многочисленных исследований при установлении взаимосвязи между химическим строением и свойствами как полимеров, так и их водных растворов. Химия и физико-химия полh-N-виниламидов в последнее время получила интенсивное развитие, поскольку такие высокомолекулярные соединения представляют интерес для медицины, био- и мембранной технологий и ряда других областей [1,2]. Особое место в ряду поли-N-винил амидов занимают водорастворимые поли-Ы-винил капролактам (ПВК), характеризующийся низкой токсичностью и сополимеры N-винилкапролактама (ВК) с виниловыми мономерами. Они способны к термоосаждению из водного раствора при невысоких температурах. Среди ценных для практики свойств у таких полимеров необходимо отметить растворимость в ряде органических соединениях, склонность к комплексо-образованию с молекулами самого различного строения. Такие важные характеристики можно расширить посредством получения сополимеров, содержащих в макроцепи звенья ВК.
К началу выполнения данной работы в литературе отсутствовали сведения о сополимеризации ВК с N-винилазолами. Использование в качестве сомономеров соединений с азольными циклами открывает новые возможности в расширении спектра свойств полимеров на основе ВК, их растворов и областей применения. На это указывают данные о азолах и полимерах, включающих в структуру эти гетероциклы. Многие вещества с азольными циклами играют важную роль в биологических процессах и входят п
5 состав лекарственных препаратов. На их основе получены продукты с противотуберкулезным, иммуным и другими видами действия. Ряд азольных циклов характеризуется высокой термической и гидролитической устойчивостью, комплексообразующей способностью. Радикальной полимеризацией N-винилазолов синтезированы многочисленные высокомолекулярные соединения, представляющие интерес для медицины, промышленности эластомеров, полу- и фотопроводников, сорбционных и других материалов. Однако большинство известных поли-М-винилазолов, в отличие от поли-№виниламидов, нерастворимы в воде, что ограничивает их области применения. Поэтому работа по синтезу новых водорастворимых сополимеров N-винилкапролактама с N-винилазолами и изучению свойств их водных растворов с определением направлений практического использования полученных продуктов рассматривается как актуальная.
Цель работы. Синтез водорастворимых сополимеров N-винилкапролактама с N-винилазолами и изучение свойств их водных растворов.
Научная новизна. Синтезированы и охарактеризованы водорастворимые сополимеры N-винилкапролактама с N-винилазолами, содержащими имидазольный и 1,2,3-триазольный циклы.
Определены константы сополимеризации rt и г2 и дана оценка относительной активности мономеров в зависимости от природы азольного цикла и его заместителей.
Показана общность во влиянии состава сополимеров В К с N-винилазолами, различающихся содержанием гидрофобных и гидрофильных звеньев, на температуру фазового разделения их водных растворов с сополимерами ВК с другими виниловыми мономерами.
Определен характер зависимости термоустойчивости растворов сополимеров ВК с N-винилазолами от концентрации неорганических солей. Показано, что коллоидные ПАВ, способные образовывать комплексы с макромолекулами полимеров, влияют на температуру фазового разделения их растворов.
Обнаружено, что в растворах поли-М-винилкапролактама в области температуры фазового разделения набліодается явление термостимулиро-ванной флокуляции полистирольного латекса.
Показано, что ПВК и сополимер ВК с І-винил-2-метилимидазолом в кислой среде приобретают свойства катионного полиэлектролита и вызывают флокуляцию латекса с отрицательно заряженными частицами.
Практическая значимость. Разработан новый и эффективный способ синтеза N-винилкапролактама с применением доступных в практике диалкилацеталей.
Показана возможность использования ПВК и сополимеров ВК с N-винилазолами в качестве коагулянтов для выделения каучука из промышленного бутадиен-стирольного латекса СКС-ЗОАРК.
Сочетание комплсксообразующих свойств и термочувствительное поли-Ы-винилкапролактама и сополимеров ВК с їч[-винил-1,2,3-триазолом позволяет предложить их в качестве сорбентов для очистки воды от ионов железа.
Автор защищает
Новый способ получения N-винилкапролактама.
Данные по реакционной способности N-винилкапролактама и N-винилазолов в радикальной сополимеризации.
Влияние различных факторов (состава сополимеров, добавок ПАВ и неорганических солей) на процесс фазового разделения водных растворов полимеров на основе N-винилкапролактама.
Наличие термостимулированной флокуляции латекса в растворах поли-Ы-вшшлкапролактама в области температуры фазового разделения.
Возможность использования гомо- и сополимеров N-винилкапролактама в качестве коагулянтов для выделения синтетического каучука из латекса.
Способ очистки воды от ионов железа полимерами на основе N-винилкапролактама.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на III Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 2001 г); международной конференции "От фундаментальной науки - к новым технологиям" (Москва-Тверь, 2001 г); на Украинско-Российском симпозиуме по высокомолекулярным соединениям (Донецк, 2001 г); па Всероссийской конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах" (Воронеж, 2002г); на XI конференции "Поверхностно-активные вещества - наука и производство" (Белгород, 2003г); на X Межрегион, конференции "Проблемы химии и химической технологии" (Тамбов, 2003г) и на научных сессиях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГУ (Воронеж, 2000-2003 г).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ в виде статей и тезисов докладов.
Объем и структура работы. Текст диссертации изложен на 136 страницах, состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 181 наименований, и приложения. Работа содержит 9 таблиц и 26 рисунков.
