Введение к работе
Актуальность проблемы. Кооперативные реакции макромолекул в растворах с образованием интерполимерных комплексов (ИПК) интенсивно изучаются в течение последних трех десятилетий. Эти исследования открывают широкие перспективы для модификации и направленного синтеза полимеров, кроме того, такие процессы широко реализуются в природе и играют огромную роль в живых организмах.
Особый класс представляют интерполимерные комплексы, образованные
поликарбоновыми кислотами с неионогенными полімерами и
стабилизированные системой водородных связей. ИПК обладают уникальным
набором физико-химических, коллоидных и механических свойств,
существенно отличных от свойств исходных компонентов. В связи с этим
важное теоретическое и практическое значение приобретает задача поиска
новых полимеров, способных к взаимодействию с поликарбоновыми
кислотами. Исследование процессов комплексоообразования с участием таких
полимеров позволяет, с одной стороны, расширить круг доступных полимерных
реагентов для создания ИПК, а также развить известные представления о
фундаментальных закономерностях их формирования.
л В последние годы отмечается повышенный интерес исследователей к
синтезу и изучению физико-химического поведения водорастворимых полимеров, содержащих простые эфирные группы в боковой цепи. Однако, спектр таких полимеров довольно узок и ограничивается несколькими наименованиями (поливннилметиловый эфир, поливиниловый эфир метилтриэтиленгликоля, полиэтоксиэтилвиииловый эфир и др.). В качестве, перспективных объектов можно рассматривать новые водорастворимые неионогенные гомо- и сополимеры на основе виниловых эфиров гликолей, методы синтеза которых были разработаны ранее на кафедре химии высокомолекулярных соединений КазГУ им. аль-Фараби (Шайхутдинов Е.М, Нуркеева З.С.). Детально изучена кинетика реакций полимеризации и механизм формирования структуры макромолекул, их конформационные и молекулярно-массовые характеристики, установлена возможность стимул-чувствительного поведения для целого ряда новых полимерных систем. Показано, что данные полимеры могут быть эффективно использованы для получения ИПК при взаимодействии с поликарбоновыми кислотами в водных растворах.
Цель работы. Установление основных закономерностей
комплексообразования гомо- и сополимеров виниловых эфиров' гликолей с поликарбоновыми кислотами в водных и органических средах, а также создайте композиционных материалов на основе новых поликомплексов.
7 ч
Работа выполнялась' ?-рамках ФУндамЬігтальной научно-технической профаммы «Фундаментальные основы создания «интеллектуальных» полимерных материалов» (1997-1999 гг., шифр Ф.0126), фанта по Фонду науки МН-АНРК(1998).
Научная новизна и практическая ценность диссертации. Впервые систематически изучено комплексообразование гомо- и (со)полнмеров - виниловых эфиров гликолей с полнкарбоновымн кислотами в водных и органических средах. Установлено образование ИПК посредством водородных связей, при этом состав поликомплексов и их устойчивость зависят от количества нротоноакцепторных центров в составных звеньях неионных полимеров. Для изученных систем обнаружено существование различных критических параметров, определяющих возможность комплексообразонания, а именно, нижней критической молекулярной массы полимерных реагентов, рН комплексообразоваиия, концентрации полимеров в растворе и содержания активного компонента в составе сополимеров. Впервые показано, что значения критических рН комплексообразоваиия можно рассматривать в качестве ~количественного критерия способности системы неионогенный полимер -поликарболоаая кислота к образованию ИПК.
В результате систематического исследования влияния добавок низкомолекулярных веществ на процессы формирования ИПК па основе (со)полимеров виниловых эфиров гликолей и поликарбоновых кислот в водных растворах впервые установлено, что введение инзкомолекулярных солей сопровождается ростом критических значении рН и повышает устойчивость поликомплсксов, а присутствие фенола и гидрохинона снижает стабильность последних.
При изучении влияния природы растворителя на процесс комплексообразоваиия впервые для изученных систем показано, что переход от водных сред к органическим сопровождается либо снижением устойчивости ИГІК, либр их стабилизацией, при этом определяющая роль принадлежит гндрофобно-гидрофилыюму балансу макроцепей.
Впервые на основе широкого круга новых ИПК созданы композиционные пленки, изучен механизм их сшивания при температурной и радиационной обработке. Параметры набухания сшитых поликомплексов зависят от термодинамического качества растворителя, условий сшивания, природы исходных полимеров.
Данные по влиянию различных факторов на процесс комплексообразоваиия в системе неионный полнмер-поликарбоновая кислота включены в курсы лекций «Макромолекулярные реакции», «Растворы полимеров», «Полиэлектролиты и биополимеры», читаемые для студентов на кафедре химии высокомолекулярных соединений КазГУ им. аль-Фараби.
Разработанная автором методика определения критических рН включена в спецпрактикум для студентов, специализирующихся по химии высокомолекулярных соединений.
Личный вклад автора заключается в непосредственном выполнении экспериментальной части работы, участии в интерпретации н обобщении полученных результатов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано II статей и 12 тезисов докладов на республиканских и международных научных симнозиулгах н конференциях.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Международном симпозиуме «Polymers for Advanced Technologies» (Leipzig, Germany, 1997), на Международной практической конференции «Вклад корейцев в науку и технику Казахстана» (Алматы, 1997), на Республиканской конференции «Состояние и перспективы производства органических материалов на базе сырьевых ресурсов центрального Казахстана» (Караганда, 1997), на VIII Всероссийской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и, экспериментальной химии» (Екатеринбург, Россия, 1998), на Н-н Международном симпозиуме «PoIyc!ectrolytes'98» (Inuyama, Japan, 1998), на Республиканской научной конференции молодых ученых «Химики 21 века» (Алматы, 1999), на 5lh Int. Symp. of Scientists of Turkic Languages Countries on Polymers and Polymer Composites (Almaly, 1999), международной научно-практической конференции молодых ученых по прикладным вопросам химии «Казахстанские химические дли — 2000» (Алматы, 2000).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 308 страницах машинописного текста и включает введение, 3 раздела, выводы, 2 таблицы, 41 рисунок, список использованных источников- из 167 наименований!
