Введение к работе
Актуальность темы. Синтез и свойства полиэлектролитов отличаются целым рядом специфических особенностей, обусловленных сочетанием мак-ромолекулярной природы вещества и ионизированного состояния функциональных групп мономеров и полимеров. Наиболее широкое применение находят катионные полиэлектролиты, которые получают, в основном, радикальной полимеризацией аммониевых солей аминоалкилметакрилатов. Полимеризация этих солей проходит в условиях автоинициирования в сочетании с кислотным катализом или в присутствии органических пероксидов при активации их распада мономером. Закономерности полимеризации ионизующихся мономеров в указанных условиях исследованы недостаточно.
Изучение закономерностей полимеризации и свойств амфифильных полимеров в растворах и при их взаимодействии с дисперсиями актуально с точки зрения синтеза флокулянтов повышенной активности, поскольку фло-кулирующая способность полиэлектролитов с гидрофобной функциональной группой может существенно повышаться за счет межмолекулярных неполярных взаимодействий. Однако, несмотря на возрастающий интерес к исследованию роли гидрофобных взаимодействий в растворах полимеров, физико-химические свойства полиэлектролитов, содержащих объемные неполярные фрагменты, еще недостаточно изучены. Поэтому исследование полимеризации мономеров-электролитов, содержащих гидрофобные группы, и свойств амфифильных катионных полиэлектролитов является актуальной задачей .
Цель работы заключается в выявлении закономерностей синтеза амфифильных полиэлектролитов на основе [1Ч-бензил-]Ч,]Ч-диметил-]Ч-(мет-акрилоилоксиэтил)]аммонийхлорида (ДМАЭМА*БХ) и особенностей их физико-химических свойств, обусловленных наличием в их составе гидрофобной функциональной группы.
Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач:
синтез гомо- и сополимеров ДМАЭМА*БХ с гидрофильными ионо-
генными ([N,N,N-TpHMeTOT-N-(MeTaKpmioiraoKCH3Tira)]aMMOHHft метилсуль-
фат (ДМАЭМА*ДМС)) и неионогенными (акриламидГ cojuo^pjvjeijajST ~>
* Автор выражает глубокую признательность доценту Навво^(> діЛіішіііДЛііііаЇП
мощь при анализе и обсуждении полученных резулмч и Л -.|Г,„ПТГ,..
3 j СЯгтср w W :
изучение кинетических закономерностей полимеризации ДМАЭМА*БХ, инициированной водорастворимыми пероксидами, а также его автоинициированной полимеризации в условиях кислотного катализа.
исследование влияния гидрофобных групп в составе мономерного звена полиэлектролита на его физико-химические свойства и флокулирую-щую способность.
Научная новизна: выявлено влияние способа инициирования на закономерности полимеризации ДМАЭМА*БХ и молекулярную массу образующегося полиэлектролита, а также особенности гидродинамического поведения и флокулирующего действия полученных гомо- и сополимеров, обусловленные наличием в их составе гидрофобной функциональной группы.
Показано, что особенностью полимеризации ДМАЭМА*БХ, инициированной пероксидами является значительный вклад реакции обрыва цепи с участием первичных радикалов при инициировании р-оксипропил-трет-бутилпероксидом (ТБП), что связано с диффузионным контролем бимолекулярного обрыва. В присутствии персульфата калия (ПСК) данный эффект не наблюдается вследствие связывания анион-радикалов поликатионами и ограничения их подвижности. Выявлено, что каталитическая активность кислот при кислотном катализе автоинициирования полимеризации определяется способностью к диссоциации и протонированию мономера, а также электро-нодонорной способностью аниона.
Показано, что интенсивные внутри- и межмолекулярные гидрофобные взаимодействия, обусловленные наличием бензильной группы в составе элементарного звена полиэлектролита, в разбавленных растворах проявляются в увеличении гидродинамического объема макромолекул в водно-органических и снижении растворимости в водно-солевых средах, в отличие от гидрофильных полимеров. В концентрированных растворах выявлено упрочнение флуктуационной сетки зацеплений и увеличение динамической вязкости с ростом температуры, что, по-видимому, связано с повышением интенсивности неполярных внутри- и межмолекулярных взаимодействий.
Установлено, что особенностью механизма флокуляции дисперсных систем полиэлектролитами на основе ДМАЭМА*БХ является дополнительное "мостикообразование" и эффективное вовлечение частиц с адсорбированными макромолекулами во флокулы за счет полимер-полимерных кон-
тактов, что связано с интенсивными гидрофобными межмолекулярными взаимодействиями, которые проявляются даже в разбавленных растворах указанных полиэлектролитов.
Практическая значимость: Исследования кинетики полимеризации позволили выявить приемлемые условия проведения процесса (со)поли-меризации для получения высокомолекулярных ф]] - 3—7 длт", NaCl 0,1 н, 30 С) катионных полиэлектролитов, содержащих гидрофобные бензильные группы в составе макромолекул.
Изучение флокулирующих свойств гомо- и сополимеров на основе ДМАЭМА*БХ показало, что их применение более эффективно, по сравнению с гидрофильными полиэлектролитами, и позволяет интенсифицировать процессы флокуляции и фильтрования суспензий сульфенамидных ускорителей, а также обезвоживание избыточного активного ила. Полученные полиэлектролиты рекомендуются для проведения дальнейших испытаний в промышленных технологических процессах.
Апробация работы: материалы работы докладывались на шестой региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2001 г.); на десятой международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2001 г); на восьмой Международной научно-технической конференции по проблемам наукоемких химических технологий (Уфа, 2002 г); на научно-технических конференциях ВолгГТУ (2001-2004 гг.).
Публикация результатов: результаты исследований опубликованы в учебном пособии, 3 тезисах докладов конференций и 1 статье в центральном журнале. В печати (Высокомолекулярные соединения) 2 статьи.
Объем и структура работы: диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы из 224 наименований. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, включая 22 таблицы и 28 рисунков.
![Полимеризация [N-бензил-N, N-диметил-N-(метакрилоилоксиэтил)]аммонийхлорида и исследование свойств амфифильных полиэлектролитов](/i/i/4452/146907.png "Полимеризация [N-бензил-N, N-диметил-N-(метакрилоилоксиэтил)]аммонийхлорида и исследование свойств амфифильных полиэлектролитов Котляревская Ольга Олеговна")
