Введение к работе
Актуальность проблемы. Процессы полимеризации в умеренно замороженных растворах виниловых мономеров при температурах не ниже, чем несколько десятков градусов от точки замерзания системы, пока еще являются недостаточно подробно изученной областью химии высокомолекулярных соединений.
Помимо чисто научного интереса подобная криополимеризация также имеет и определенное практическое значение, поскольку в этом случае часто удается получить образцы полимера, обладающие более высокой молекулярной массой (иногда даже на порядок больше по сравнению с полимеризацией при положительных значениях температуры), а также работать с термически нестабильными мономерами. Кроме того, используя разветвленную криополимери-зацию в среде неглубоко замороженного растворителя, получают так называемые криогели - макропористые полимерные гели, формируемые из растворов смесей моно- и бифункциональных сомономеров в присутствии подходящего инициатора.
Исследования особенностей криополимеризации в умеренно замороженных системах дают возможность оценить влияние различных факторов криогенного процесса на его эффективность, получить информацию о некоторых особенностях механизмов криополимеризации, а также определить такие характеристики образующихся полимеров, как выход, ММ, полидисперсность, тактичность цепей и др.
До исследований, приведенных в рамках данной работы, фактически не были изучены системы, которые не образуют эвтектик при неглубоком замораживании растворов исходных веществ, т.е. системы «закристаллизованный растворитель - некристаллизующийся мономер». Неизвестными оставались вопросы, связанные с влиянием температуры такого рода криополимеризации на ее эффективность и на свойства получающихся полимеров. Также не проводились исследования влияния природы растворителя и инициатора на полимери-зационные процессы в таких замороженных системах. Получение ответов на
эти вопросы и определяет актуальность исследований, представляющих предмет данной диссертационной работы. Цели и задачи исследования.
Целью настоящей работы являлось подробное изучение особенностей процессов криополимеризации ТчГ^-диметилакриламида (ДМА) в неглубоко замороженных водной и в органической средах.
В соответствии с данной целью в диссертационной работе решались следующие задачи:
-
Исследовать влияние концентрации мономера и инициирующей системы на результаты криополимеризации ДМА и характеристики получаемого полимера.
-
Проследить зависимости выхода поли(ТчГД'чГ-диметилакриламида) (ПДМА) и его молекулярной массы от температуры проведения полимеризации, а также исследовать молекулярно-массовое распределение синтезированных образцов.
-
Изучить влияние термической предыстории реакционной системы на результаты криополимеризации.
-
Выяснить влияние природы растворителя и типа инициатора на свойства образующихся полимерных продуктов.
Научная новизна. В работе содержатся результаты систематического исследования процесса криополимеризации ДМА в неглубоко замороженной водной и органической средах. Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
- Впервые показано, что при криополимеризации в системе «закристаллизованный растворитель - некристаллизующиися мономер» зависимости выхода полимера и его молекулярной массы от температуры реакции имеют экстремальный характер и на качественном уровне подобны аналогичным зависимостям, ранее известным для систем «закристаллизованный растворитель - кристаллизующийся мономер».
- Обнаружено, что в зависимости от условий криополимеризации ДМА можно получать как растворимые полимерные продукты, так и нерастворимые сшитые полимерные сетки.
Практическая значимость работы. Обнаружен ранее неизвестный эффект образования сшитых криогелей при криополимеризации ДМА в замороженной водной среде, что открывает возможности получения сетчатых сополимеров этого мономера с мономерами, содержащими ионогенные и неионоген-ные группы, криогели на основе которых проявляют свойства суперабсорбентов.
Личный вклад исследователя состоит в обсуждении целей и задач исследований, проведении экспериментов, обобщении, анализе и трактовке полученного экспериментального материала, формулировании положении и выводов работы. Большинство полученных результатов получены автором лично.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях и конкурсах: конференции-аттестации ИНЭОС РАН «Веснянка» (2011 и 2012), конференции-конкурсе научно-исследовательских работ молодых учёных и специалистов ИНЭОС РАН, 2011 (II премия), в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Москва, 2012, победитель), на международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2011 и 2012), IV молодежной научно-практической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2011» (Москва, 2011), международной конференции по химической технологии <ТХ'12> (Москва, 2012), VI всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев 2012» (Санкт-Петербург, 2012), всероссийской конференции с международным участием, посвященной 75-летию со дня рождения В.В. Кормачева (Чебоксары, 2012), всероссийской молодежной конференции «Инновации в химии: достижения и перспективы» (Казань, 2012, лучший научный доклад), международной молодежной конференции «Современный тен-
денции развития химии и технологии полимерных материалов» (Казань, 2012, лучший научный доклад).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 1 статья, 1 патент и 9 тезисов докладов конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, результатов и их обсуждения, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы. Работа содержит 161 страницу печатного текста, 45 рисунков, 10 таблиц и 133 ссылки.
![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")