Введение к работе
з
Актуальность темы. Полимеризационные полимеры в настоящее время занимают лидирующее положение различных синтетических материалов . Вместе с тем во всем мире не ослабевает научный интерес к этому классу соединений . Остаются актуальными фундаментальные вопросы взаимосвязи между структурой мономеров и полимеров, и реакционной способностью и физико-химическими свойствами. Продолжаются работы по использованию новых мономеров непредельного ряда для создания материалов заданными свойствами и их практическому применению в новых областях -медицине, биотехнологиях, сельском хозяйстве и других.
В этой связи большой интерес представляют циклические спирты ви-нилацетиленового ряда, в молекулах которых содержатся несколько реакци-ошюспособных групп. Известно, что некоторые из них обладают биологической активностью и другими практически полезными свойствами. Вовлечение этих соединений в реакцию радикальной полимеризации позволило получить биологически активные полимеры, новые экстрагенты цветных металлов, ингибиторы коррозии. Работы в этом направлении с использованием и качестве мономера І-(З-бутен-І-инил)- циклогексан-1-ола (БЦГ) успешно проводятся на кафедре химической технологии высокомолекулярных соединений Казахского национального технического университета под руководством академика НАН РК Шайхутдинова Е.М. Однако потенциальные возможности этого интересного и синтетически весьма доступного мономера использованы недостаточно. В частности, привлечение различных сомоно-меров непредельного ряда в реакцию сополимеризации с бутенинилцикло-гсксанолом позволяет расширить круг мономеров с новыми специфическими свойствами и получить новые сведения об особенностях образования макромолекул на их основе.
Исходя из этого актуальной является задача настоящей диссертационной работы - исследование особенностей радикальной сополимеризации бу-тенинилциклогексанола с простыми виниловыми эфирами гликолей, эфира-ми метакриловой кислоты и N-винилпирролидоном. Введение указанных со-мономеров, содержащих новые химически активные центры, может придать сополимерам дополнительные практически ценные свойства. Данные по исследованию кинетики и механизма радикальной сополимеризации бутени-нилкарбоцикланолов будут способствовать расширению теоретических представлении в этой области. Это в свою очередь поможет в дальнейшем не только предугадывать действие тех или иных факторов на свойства сополимеров, но и синтезировать сополимеры с заданными свойствами.
Степень разработанности проблемы. В научной литературе имеется незначительное количество работ, посвященных исследованию сополимери-зашш бутенинилциклогексанола с некоторыми непредельными кислотами, со стиролом и малеимидом в массе, а также в среде протонодонорных растворителей (Алиев Н.У., 1997). Радикальная сополимеризация бутенинилциклогексанола с теми же мономерами изучена в водоэмульсионной среде в присутствии различных эмульгаторов (Тажбаев Е.М., 1998).
Однако, систематические исследования кинетики и механизма сополи-
меризации бутенинилциклогексанола с представителями определенных клас
сов соединений отсутствуют. ф
Связь с планом основных научных работ. Работа проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Казахского национального технического университета по теме "Синтез биологически активных полимерных веществ на основе мономеров винилацетиленового ряда" по общей проблеме "Химия полимеров" № гос. регистрации 01860054083.
Цель работы. Создание новых полимеров на основе бутенинилциклогексанола и других виниловых мономеров методом радикальной сополимери-зации, установленеи основных закономерностей их образования и изучение их свойств.
В связи с поставленной целью задачами диссертационной f боты являлись:
^исследование реакции радикальной сополимеризации бутснин. щнк-логексанола с моно- и дивиниловыми эфирами гликолей;
установление основных закономерностей реакции радикалкий сополимеризации бутенинилциклогексанола с алкилметакрилатами, N-ви-нилпирролидоном;
изучение влияния растворителя и природы сомономеров на реакционную способность и параметры активности бутенинилциклогексанола;
изучение некоторых физико-химических характеристик полученных сополимеров БЦГ;
поиск возможных областей практического применения полимеров.
Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования использованы: 1-(3-бутен-1-инил)-циклогексан-1-ол, моно- и дивиниловые эфиры ди- и этиленгликоля, метил-, этил- и бутилметакрилаты и N- винилпирролидон, сополимеры на основ бутенинилциклогексанола.
Сополимеризацию проводили в присутствии инициатора в диметил-сульфоксиде.
Кинетику радикальной полимеризации изучали дилатометрическим и гравиметрическим методами.
Сведения о составе, строении, индивидуальности как самих мономеров, так и сополимеров на их основе получали по данным элементного анализа,
ТСХ, температурам кипения и плавления, пикнометрии, а также вискозиметрии, Ж- ("Specord 75-IR" и "Ш-20"), КР- ("Ramanor HG-2S") спектроскопии.
Научная новизна. Впервые изучена реакция радикальной сополимеризации 1-(3-бутен-1-инил)-циклогексан-1-ола с простыми виниловыми эфирами гликолей, эфирами метакриловой кислоты и N-винилпирролидоном в растворе диметилсульфоксиде. На основании данных спектрофогометрических (КР-, ИК- спектров), вискозиметрического методов и элементного анализа установлено, что реакция радикальной сополимеризации бутенинилщдагогекса-нола с виниловыми мономерами осуществляется по винильной группе с количественным сохранением тройной связи. Определены величины относительной скорости реакции, константы сополимеризации (ri и гг) и значения Q и е. Установлено влияние длины алкильных радикалов на кинетику и активность сомономеров при сополимеризации бутенинилциклогексанола с алкил-метакрилатами. Предложен наиболее вероятный механизм образования сополимеров. Исследованы физико-химические свойства и биологическая активность полученных сополимеров, определены возможные области применения синтезированных новых полимеров.
Практическая значимость работы. Данные, полученные при изучении сополимеризации бутенинилциклогексанола с виниловыми мономерами в диметилсульфоксиде, позволяют варьировать скорость процесса и состав синтезированных сополимеров в нужном направлении. Показана возможность улучшения бактерицидных свойств функционально активных сополи-; меров на основе БЦГ. Обнаружено, что новые сополимеры БЦГ обладают также рострегулирующими свойствами.
Установлено, что синтезированные сополимеры проявляют, кроме биологической активности, комплекс ценных свойств, в частности, ингибируют коррозию металлов.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Международной научно-теоретической и научно-методической конференции "Наука и образо-вание-97" (Шымкент), Международных симпозиумах "Академик К.И. Сатпа-ев и его роль в развитии науки, образования и индустрии в Казахстане", посвященный 100-летию со дня рождения К.И. Сатпаева (Алматы, 1999) и "Перспективные направления развития химии и химической технологии" посвященного 70-летшо академика АН РК Б.А. Жубанова, (Шымкент, 1999), Республиканской научной конференции молодых ученых "Химики XXI века", посвященной 100-летию академика К.И. Сатпаева (Алматы, 1999).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и тезисы 4 докладов научных конференций, получено 2 положительных решения на выдачу предпатента Республики Казахстан.
Личный вклад автора заключается в выполнении экспериментальной работы, анализе, обсуждении полученных результатов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех, разделов, заключения, выводов, списка литературы, включающего 191 наименований, и приложения. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста, включая 18 рисунков и 18 таблиц.
