Введение к работе
Актуальность темы. Поликомплексы являются новым классом полимерных веществ, обладающих свойствами (порой уникальными), резко отличающимися от свойств исходных компонентов. В последние годы стали ясны перспективы их практического применения в самых различных областях: от тонких процессов точной адресации биологически активных веществ в организме и создания новых лекарственных форм до крупномасштабных технологий обезвоживания суспензий, укрепления фунтов, борьбы с водной и ветровой эрозией и т.п. Эти перспективы достаточно оптимистичны в силу того, что по эффективности поликомплексы существенно превосходят менее организованные полимерные системы.
Под композициями на основе поликомплексов в данной работе понимаются системы, включающие стехиометричныи поликомплекс (типа полимер-полимер или полимер-частица), избыток одного из компонентов и, иногда, наполнители и другие функциональные добавки (системы, включающие нестехиометричные поликомплексы, имеют свою специфику и практически нигде в данной работе не рассматриваются).
Для грамотного использования всех преимуществ поликомплексов и композиций на их основе необходимо систематическое теоретическое и экспериментальное исследование основных закономерностей их формирования, последующей модификации и функционирования в различных условиях.
Цель и задачи работы. Целью работы явилось исследование факторов, влияющих на структурно-химические характеристики композиций на основе поликомплексов при их синтезе, дальнейшей модификации и взаимодействии с дисперсными системами.
Научная новизна. К началу данной работы были известны методы синтеза поликомплексов (смешением, матричной полимеризацией), изучены свойства их отдельных представителей, межмакромолекулярные реакции замещения и обмена, эффекты молекулярного узнавания при полимеризации в присугствии двух конкурирующих матриц. Имелись также отдельные технические решения по использованию интерполимерных комплексов для укрепления грунтов. В этих фундаментальных и прикладных работах основное внимание уделялось особенностям, а не общему характеру закономерностей формирования и функционирования поликомплексов; основы общей теории разработаны не были.
В данной работе впервые систематически исследованы эффекты молекулярного узнавания при получении композиций на основе поликомплексов разными способами: интерполимерными взаимодействиями и взаимодействиями типа полимер-частица (смешением компонентов), матричными полиреакциями и псевдоматричными процессами формирования новой фазы в присугствии макромолекул. При этом показано, что принципы получения полимер-полимерных ' систем легко распространяются на системы типа полимер-частица, в том числе на разнообразные полимер-неорганические системы.
Впервые систематически исследована реакционная способность функциональных групп в поликомплексах и композициях на их основе; сформулированы основные эффекты, не проявляющиеся на уровне более простых полимерных систем: пространственная изолированность и структурная сопряженность реакций. Эти эффекты лежат в основе глубокой структурно-химической модификации композиций на основе поликомплексов.
Предложены основы теории молекулярного узнавания, матричных и псевдоматричных процессов получения композиций на основе поликомплексов, взаимодействий этих композиций и их компонентов с
дисперсными системами. Показано качественное и количественное соответствие теории с экспериментальными данными для широкого круга исследованных систем. »
Практическая значимость работы. Разработанные принципы создания и функционирования композиций на основе поликомплексов послужили научной основой для их практического использования в качестве связующих для дисперсных систем (укрепление грунтов и почв, борьба с водной и ветровой эрозией, предотвращение коркообразования, обезвоживание суспензий, получение высоконаполненных композиций).
Состав для пылеподавления ММ-1 применялся в 30-км зоне ЧАЭС.
На конкретные технические решения получено 10 авторских свидетельств.
Апробация работы. Резулыагы работы докладывались и обсуждались на Международных симпозиумах IUPAC по макромолекулярнсй химии (Ташкент, 1978; Майнц, 1979; Амхерст, 1982; Бухарест, 1983; Монреаль, 1990), VII Международном симпозиума "Полимеры-80" (Варна, 1980), III Китайско-российско-японском симпозиуме (Саппоро, 1995), Международной конференции "Наноструктуры и самоорганизация в полимерных системах" (Санкт-Петербург - Москва, 1995), 2 Международном симпозиуме "Молекулярный порядок и подвижность в полимерных системах" (Санкт-Петербург, 1996), 1-4 Конференциях "Водорастворимые полимеры и их применение" (Иркутск, 1979, 1982, 1987, 1991), 1 и 2 Всесоюзных конференциях "Интерполимерные комплексы" (Москва, 1984 и Рига, 1989), Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (Ленинград, 1990), Всесоюзном совещании "Кинетика и механизм макромолекулярных реакций" (Черноголовка, 1983), X Всесоюзном совещании по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле (Черноголовка, 1989), научных семинарах Массачусетского технологического
института, химических факультетов университетов гг. Ибараки и Осака, НИФХИ им.А.Я.Карпова.
Публикации. Результаты работы отражены в 3 публикациях обзорного характера, 26 оригинальных статьях в отечественных и зарубежных научных журналах и сборниках, 25 тезисах докладов на научных конференциях.
АК - акриловая кислота
ГИПАН - гидролизованный полиакрилонитрил
КМЦ - карбоксиметилцеллюлоэа
МК - метакриловая кислота
ПАК - полиакриловая кислота
ПВП - поли-4-винилпиридин
ПВПД - поли-Ы-винилпирролидон
ПДМДААХ - полидиметилдиаллиламмоний хлорид
ПМК - полиметакриловая кислота
ПМФ - продукт сополиконденсации мочевины и формальдегида
ПКК - поликремниевая кислота
ПЭА - продукт сополиконденсации эпихлоргидрина и аммиака
ПЭО - полиэтиленоксид
ТАС - тетраацетоксисилан
ЖФС - жидкая фаза суспензии
КОП - композиция на основе поликомплекса
ПРП - полуразбавленный раствор полимера
ТФС - твердая фаза суспензии