Гетерофазная полимеризация виниловых мономеров в присутствии кремнийорганических ПАВ различной природы Злыднева, Любовь Андреевна

Введение к работе

Актуальность темы

Одним из перспективных направлений гетерофазной полимеризации является синтез функциональных полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам разного диаметра. Анализ литературных данных показал, что большинство известных методов их получения являются технологически сложными, многостадийными, дорогостоящими и трудно воспроизводимыми. В связи с этим создание новых способов получения полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам остается актуальной проблемой.

Целью данной работы являлся синтез новых экологически безопасных а,ю- карбофункциональных олигодиметилсилоксанов, содержащих аминопропильные, карбоксидецильные и глицидоксипропильные заместители у атомов кремния на концах полимерной цепи, и использование их в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) при гетерофазной полимеризации стирола и метилметакрилата с целью получения полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам в широком диапазоне диаметров.

Научная новизна:

1. Разработаны схемы получения и синтезирован гомологический ряд линейных а,ю-карбофункциональных олигодиметилсилоксанов с длиной силоксановой цепи от 6 до 60 силоксановых звеньев, содержащих карбоксидецильные, аминопропильные и глицидоксипропильные группы на концах цепи. Определены условия проведения реакций, позволяющие получать кремнийорганические поверхностно-активные вещества заданного состава и структуры.

2. Показано, что нерастворимые в воде кремнийорганические ПАВ образуют прямые эмульсии. Их отличительной особенностью является понижение межфазного натяжения на границе мономер/водная фаза до низких значений, а также способность формировать прочный межфазный слой на поверхности ПМЧ, обеспечивающий их устойчивость.

3. Предложен новый научный подход к синтезу функциональных полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам, суть которого состоит в использовании нового типа нерастворимых в воде гемини-ПАВ, содержащих функциональные группы различной природы.

4. Впервые сформулированы характерные особенности полимеризации мономеров в присутствии гемини-ПАВ: независимость размеров частиц от конверсии мономера, высокая устойчивость в процессе синтеза при низких концентрациях ПАВ, узкое распределение по размерам, на порядок больший размер частиц по сравнению с образующимися в присутствии ионогенных ПАВ, возможность регулирования размера частиц полимерной суспензии путем использования ПАВ с различной длиной цепи и природой функциональных групп, изменение содержания функциональных групп на поверхности путем изменения концентрации ПАВ и pH среды.

5. Предложена концепция формирования межфазного слоя на поверхности полимерно-мономерных частиц (ПМЧ), обеспечивающего их устойчивость, начиная с ранних стадий полимеризации. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что ПМЧ образуются из микрокапель мономера, а межфазный слой формируется из высокомолекулярного полимера, образованного в поверхностном слое частиц при инициировании полимеризации, и кремнийорганического ПАВ, принудительно вытесненного полимером из объема частиц из-за их несовместимости.

6. Установлено, что при гетерофазной полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии функциональных кремнийорганических ПАВ путем варьирования длины силоксановой цепи в молекуле ПАВ можно изменять характер гетерофазной полимеризации: от эмульсионного до микросуспензионного.

Практическая значимость. Синтезированные полистирольные и полиметилметакрилатные микросферы, испытаны и рекомендованы в качестве носителей биолигандов при создании диагностических тест-систем на дифтерию в плашечной форме, экспресс-метода для определения опиатов, барбитуратов, каннабиноидов в физиологической жидкости человека и в качестве антистатического компонента при производстве кино- и фотопленок. Получен патент на изобретение: способ получения монодисперных карбоксилированных полимерных микросфер. Автор защищает:

1. Синтез новых нерастворимых в воде линейных а,ю-карбофункциональных олигодиметилсилоксанов с длиной силоксановой цепи от 6 до 60 силоксановых звеньев, содержащих карбоксидецильные, аминопропильные или глицидоксипропильные группы на концах олигомера для использования их в

качестве ПАВ при гетерофазной полимеризации суспензий с узким распределением частиц по размерам.

6. 1. Влияние строения кремнийорганических ПАВ на их коллоидно-химические свойства и особенности формирования межфазного слоя ПМЧ.

   2. Влияние концентрации и природы мономера, инициатора, ПАВ, pH среды и температуры синтеза на кинетические закономерности полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии нерастворимых в воде ПАВ различной природы.

   3. Способ получения полистирольных и полиметилметакрилатных микросфер с узким распределением частиц по размерам с диаметрами от 0,3 до 1,8 мкм.

   4. Пути использования полистирольных и полиметилметакрилатных микросфер. Личный вклад автора. Автор лично выполнял большинство этапов работы, включая постановку задач, проведение экспериментов, анализ и обсуждение результатов.

   Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XVII-ой, XVIII-ой и XIX-ой международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов-2010 (Москва, 2010), Ломоносов-2011 (Москва, 2011) и Ломоносов- 2012 (Москва, 2012), научной секции ПАВ Научного совета по коллоидной химии и физико-химической механике РАН «Поверхностно-активные вещества в технологических процессах» (Москва, 2011), XIV международной научно- технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2012» (Москва, 2012).

   Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 статьи по теме диссертационной работы в журналах, рекомендованных ВАК. Получен 1 патент РФ.

   Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений. Материалы диссертации изложены на 170 страницах машинописного текста, включая 35 таблиц, и 65 рисунков. Список литературы содержит 105 работ.

   Похожие диссертации на Гетерофазная полимеризация виниловых мономеров в присутствии кремнийорганических ПАВ различной природы

   

   Эмульсионная полимеризация мономеров в присутствии хелатов органокобальта (III) с тридентатными основаниями ШиффаЦарькова Марина Сергеевна

   

   Радикальная фото(со)полимеризация виниловых мономеров в присутствии бис-(трифенилфосфино)-3,6-ди-трет-бутилбензосемихинона-1,2 меди (I)Гобецкая Ольга Александровна

   

   Контролируемая радикальная полимеризация виниловых мономеров в присутствии источников стабильных радикаловСеменычева, Людмила Леонидовна

   

   Контролируемая радикальная полимеризация виниловых мономеров в присутствии нитрозонафтолатов металлов и иодидов лантаноидов(II)Гусев Сергей Игоревич

   

   Особенности радикальной полимеризации виниловых мономеров в присутствии некоторых азотсодержащих соединений как источников нитроксильных радикаловПолянскова Вера Владимировна

   

   Полимеризация виниловых мономеров в присутствии карбонилов металлов и трихлорсодержащих органических соединенийФилатов Сергей Николаевич

   

   Активные центры комплексно-радикальной полимеризации виниловых мономеров в присутствии ферроценаФризен Анна Константиновна

   

   Радикальная полимеризация виниловых мономеров в присутствии сульфоксидов и их комплексов с солями металловБатталов Эдварт Миндиахметович

   Радикальная полимеризация виниловых мономеров в присутствии карбонилов переходных металлов и хлорсодержащих соединенийПрудсков, Борис Михайлович

   Радикальная (со)полимеризация виниловых мономеров в присутствии кремнийорганических гидридов и свойства (со)полимеровБулгакова, Светлана Александровна