Введение к работе
Актуальность темы. Проблема взаимодействия коллоидных дисперсий с противоположно заряженными полиэлектролитэми привлекает неослабевающий интерес как специалистов в области высокомолекулярных соединений так и коллоидной химии. Такого рода взаимодействия обусловливают протекание кооперативных реакций между противоположно заряженными звеньями полимерной цепи и ионгенными группами коллоидной частицы, расположенными на ее поверхности. В результате, в зависимости от условий проведения реакции, могут образовываться как "растворимые" так и "нерастворимые" коллоидно-полйэлектролитные комплексы (КПЭК).В случае "растворимых" КПЭК полиэлекгролит выполняет роль стабилизатора и образование КПЭК нэ сопровождается потерей агрегативной устойчивости коллоидной системы. Напротив, образование "нерастворимых" КПЭК приводит к потере агрегативной устойчивости, и в этом случае полиэлектролит играет роль флокулянта. В настоящее время достаточно хорошо изучены строение и свойства ''растворимых" КПЭК и в меньшей степени - продуктов флокуляции лиофильных золей полиэлектролитами.Эта несомненно актуальная проблема, наряду с чисто теоретической значимостью, имеет ключевое значение при осуществлении мероприятий по охране окружающей.среды, в том числе при создании безотходных технологий и производств с замкнутыми водооборотами. В этой связи наиболее остро встает вопрос о прогнозировании физико-механических и реологических свойств полимер-коллоидных систем, с которыми приходится сталкиваться в настоящее время на большинстве водоемких производств. Не менее важным является и изучение зависимости структуры полимер-коллоидных флокул от внешних параметров, таких как рН, ионная сила дисперсионной среды, температура, каждый из которых в конкретном случае .может оказать решающее влияние на строение флокулы.' На основании этих зависимостей становится возможной разработка способов регулирования структуры флокул лиофильный коллоид - противоположно заряженный полиэлектролит, и соответственно свойств образующейся новой коллоидной системы.
Цель работы состояла в определении физико-химических характеристик флокул, образованных линейными полимерными аминами и еыс ко-
дисперсным золем sio,, в исследовании их состава и структуры, а также в изучении влияния различных факторов на строение и свойства полимер-коллоидных систем.
Научная новизна работы. Исследован процесс образования флокул в системе линейный тли-ы,ы-диметиламиноэтилметакрилат (ПДЖЭМА)-золь поликремниевой кислоты (sio2).Взаимодействие между ПДМАЭМА и золем sio, рассматривается как кооперативная интерполимерная реакция, результатом которой является образование новой коллоидной системы, частицы которой включают в себя золь и полимер. Методами квазиупругого рассеяния лазерного света и седиментационного анализа впервые определены размеры образующихся флокул, количество частиц золя sio2, полимера и дисперсионной среды, включенных в состав единичной флокулы. Обнаружено, что при взаимодействии ЦВДАЭМА с частицами золя sio,, имеющими при рН=3 с-потенциал -40 мВ, образуются флокулы, с-потенциал которых равен +20' мВ. Показано, что размеры флокул зависят от концентрации реагирующих веществ и рН реакционной смеси; концентрация полиамина в объеме флокулы свободном от частиц золя превышает концентрацию звеньев полиамина в исходном клубке. На основании полученных данных предложен механизм образования флокул, основанный на представлениях о фазовом разделении в растворе полимера, макромолекулы которого' взаимодействуют с поверхностью коллоидных частиц. Методом малоуглового рассеяния тепловых нейтронов изучено внутреннее строение флокул ДДМАЭМА - золь sio, и показано, что флокулы включают кластеры из частиц золя sio,, с адсорбированным на их поверхности полимером, линейные размеры которых варьируются в пределах 5-Ю диаметров частицы золя sio,. На основании данных по рассеянию света и дифракции тепловых нейтронов предложена модель строения флокул золь si о, - поликатион.
Практическое значение работы. Полученные в работе результаты исследований строения флокул коллоидно-полимерных комплексов могут быть использованы при проектировании и организации мероприятий по очистке сточных вод крупных промышленных предприятий при П0М0ЩЕ полиэлектролитов.. Образующиеся в результате взаимодействия полимеров с частицами коллоидных дисперсий полимер-коллоидные системь флокула- дисперсионная среда могут' служить своего рода "ситами'
при разделении смесей частиц, различающихся размерами, плотностью, величиной поверхностного заряда и др.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на II Всесоюзной конференции "Интерполимерные комплексы" (Рига 1989); на конференции молодых ученых химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова (1990); I
МеЛЩуНарОДНОЙ ШКОЛе-СеМИНаре МОЛОДЫХ УЧеНЫХ "Non-traditional
methods of polymer synthesis" (Алма-Ата 1990); II Всесоюзной конференции "Смеси полимеров" (Казань 1990); Всесоюзной конференции "Коллоидно-химические проблемы экологии" (Минск 1990);
II Международной ШКОЛе-СеМИНаре "Modern Problems of Physical Chemistry of Macromolecules" (ПущиНО 1991). По теме диссертации имеется 9 публикаций.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения; обзора литературы; экспериментальной части; главы, посвященной обсуждению -результатов исследования; выводов и списка цитируемой литературы\(it 3- наименований). Работа изложена на H-f страницах, содержит За рисунков и .. -3 таблицй,.