Введение к работе
В последние годы важным новым направлением в физике и химии полимеров стало теоретическое .и экспериментальное исследование набухших слабосшитых сеток. Специфической особенностью таких сеток является способность подвергаться резкому конформационному фазовому переходу в зависимости от внешних условий. В процессе такого перехода в растворе гель резко уменьшается в объеме ( т.е. наблюдается явление коллапса). Широкий спекгр внешних условий: изменение температуры, рН, состава, качества и ионной силы раствора , а также введение в систему заряженных ПАВ - может влиять на конформационное состояние геля и вызывать коллапс.
Важный класс сетчатых полимеров составляют гидрогели - полимерные сетки, набухшие в воде. Гидрогели, а также комплексы на их основе широко применяются в медицине, биологии, сельском хозяйстве. В связи с этим весьма актуальным представляется изучение свойств гидрогелей при изменении внешних параметров системы.
Большое внимание уделяется принципам создания и исследованию физико-химических свойств комплексов, образованных сетчатым полиэлектролитами с линейными макромолекулами, а также ПАВ.
Исследование комплексов на основе сетчатых полимеров развивает
фундаментальные представлення о химии кооперативных полимерных реакций и о физических свойствах полимерных сеток. Кроме этого, изучение взаимодействий гидрогель-ПАВ представляются весьма перспективными с практической точки зрения, поскольку это простой н эффективный метод модификации свойств гидрогелей.
Таким образом, в настоящее время исследования конформацнонных переходов гидрогелей в водной среде приобретают все большую научную и практическую значимость.
Цель работы
Целью настоящей работы является изучение конформационных
изменений редкосшитых гидрогелей различного типа (полиэлектролитцых, полиамфолитных, нейтрального термочувствительного) при изменении внешних параметров системы.
Настоящая работа имела своей целью систематическое исследование конформациошюго поведения гидрогелей при взаимодействии с ПАВ. В задачи работы входило:
исследовать взаимодействие полиэлектролитных гелей с противоположно заряженными ПАВ. Изучить влияние различных параметров системы на конформационные переходы гелей в присутствии ПАВ. Сопоставить полученные данные с результатами теории;
исследовать набухание полиамфолитных гелей как функцию состава и структуры полимерных цепей сетки; рассмотреть влияние ионных ПАВ на конформационные переходы в полиамфолитных гелях;
исследовать конформационные переходы термочувствительного геля
поливинилкапролактама в воде и растворах ионных ПАВ как функцию
температуры.
Научная новизна и практическая значимость работы
В работе впервые проведено систематическое исследование конформационного поведения гидрогелей разного типа и их взаимодействия с ионогенными ПАВ.
Изучено взаимодействие полиэлектролитных гелей с противоположно зряженными ПАВ. Показано, что редкосшитые полнэлектролитные сетки эффективно взаимодействуют с ПАВ, при этом происходит интенсивная сорбция молекул ПАВ гелем и значительное уменьшение его объема (коллапс).
Установлено, что комплексы гель/ПАВ являются эффективными абсорбентами органических соединений.
Проанализирована взаимосвязь между составом полиамфолитных гелей и их свойствами.
Исследовано конформационное поведение впервые синтезированного термочувствительного геля по.тивиннлканролактама (ПВК) в воде и в присутствии ПАВ в широком днапозоне температур. Показано,-что в присутствии иоиогенных ПАВ гель дополнительно набухает, критическая температура перехода возрастает.
Установленная в настоящей работе способность полиэлектролитных гелей эффективно поглощать ПАВ из растворов и последующая эффективная абсорбция органических соединений из водных растворов этими комплексами, позволяет предложить рассматриваемые системы в качестве материала для создания многофункциональных фильтров для очистки воды.
Термочувствительный гель ПВК с критической температурой в области физиолопгческих температур и легко контролируемым переходом, обладающий способностью абсорбировать органические вещества из водных сред, представляется весьма перспективным для использования в биохимии и медицине.
Определенные закономерности конформационных переходов гидрогелей при незначительном изменении внешних условий указывают на принципиальную возможность создания на их основе различных сенсоров.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы (105 наименований). Работа изложена на 112 страницах, содержит 30 рисунков, 5 таблиц.
Апробация работы.
Основные результаты были доложены на Международной конференции "Наноструктуры и самосборка в полимерных системах" (С.-Петербург - .Москва, 1995), на Международном симпозиуме но полиэлектролитам "Polyelectrolyles Potsdam '95" (Потсдам, 1995), на Еврофизической конференции "Europhysics conference on gels" (Балатон, 1995).
