Введение к работе
Актуальность темы Одной из основных тенденций придания новых свойств полимерным материалам в настоящее время и на перспективу является химическое модифицирование полимеров Это обусловлено тем, что синтез новых полимеров с химически активными группами, обеспечивающими достижение заданных свойств при сохранении способности к волокнообразованию или физико-механических показателей, часто бывает более сложным, чем процесс модифицирования, а в ряде случаев невозможным
К наиболее эффективным методам модифицирования относится прививочная полимеризация, которая используется для регулирования хемосорбционной активности, гидрофильно-гидрофобных и адгезионных свойств поверхности полимерных материалов и целого ряда других показателей
Резкое обострение в настоящее время экологических проблем в результате усиливающегося техногенного воздействия на окружающую среду выдвигает получение модифицированных полимеров с функционально-активными привитыми цепями за счет прививочной полимеризации в ряд приоритетных направлений создания эффективных систем экологического мониторинга, очистки водных сред и газовоздушных выбросов и т п Учитывая высокие сорбционно-кинетические свойства волокнистых сорбционных материалов и то, что подавляющее число разработанных ранее волокнистых сорбентов содержит функционально-активные группы основного характера, весьма актуальным с целью расширения возможностей сорбционных технологий является синтез карбоксилсодержащих привитых сополимеров по реакции прививочной полимеризации акриловых кислот и их эфиров с использованием химических методов инициирования, обуславливающих относительную простоту и технологичность процесса модифицирования
Диссертационная работа выполнена в соответствии с проектом МНТПП №203 «Химические технологии» (раздел 2 «Общая химическая технология») научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» и единым заказ-нарядом Федерального агентства по госбюджетной теме № 03 - 609 - 45
Целью работы является разработка метода синтеза привитых сополимеров поликапроамида и гидратцеллюлозы по реакции лрививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты с использованием ОВС "комплексное соединение меди - пероксид водорода" и исследование их свойств
Для достижения поставленной цели было необходимо.
Установить закономерности гетерофазной прививочной полимеризации метилметакрилаи и метакриловой кислоты к ориентированным полимерам с использованием ОВС Си2+-Н202
На основании квантово-химических расчетов определить электронную структуру макрорадикалов поликапроамида, гидратцеллюлозы и оценить их реакционную способность в процессе прививочной полимеризации
Сформулировать принципы получения карбоксилсодержащих сорбционно-активных волокон с использованием химического метода инициирования
Изучить свойства полученных карбоксилсодержащих сорбционно-активных
привитых сополимеров
Методы исследования При выполнении экспериментальной части диссертационной работы были использованы химические и физические методы исследования (химико-аналитические, рентгеновский микроанализ, ИК-спектроскопия, электронная сканирующая микроскопия и полуэмпирический квантово-химический метод РМЗ)
Научная новизна работы
Показана высокая эффективность в реакции инициирования прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты к ноликапроамиду и гидратцеллюлозе новой для этих систем ОВС "комплексное соединение меди-пероксид водорода"
Полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ рассчитаны энтальпии образования возможных центров инициирования в полимерах-матрицах (поликапроамиде, гидратцеллюлозе, поливиниловом спирте) и ДН начальной реакции роста цепи при прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты, что позволило предложить наиболее вероятный процесс радикалообразования с использованием ОВС Си2+-Н202 На олигомерных модельных фрагментах макромолекул полимеров-матриц выявлена взаимосвязь выхода привитого полимера и потенциалов ионизации
Дано количественное описание кинетики прививочной полимеризации метакриловой кислоты и метилметакрилата к ориентированным полимерам в присутствии окислительно-восстановительной системы Си +-Нг02, один из компонентов которой является комплексным соединением полимерной матрицы
Выявлена взаимосвязь строения, структуры полимерной матрицы и закономерностей прививочной полимеризации метилметакрилата, метакриловой кислоты (скорости реакции, выхода привитого полимера, конверсии мономера)
На основании исследований сорбционных свойств привитых сополимеров
поликапроамид-полиметакриловая кислота предложены возможные молекуляр
ные структуры комплексных соединений ионов Си2+ с лигандными карбоксиль
ными группами, определены константы скорости реакции комплексообразова-
ния, энергетические и геометрические показатели комплексонатов
Практическая значимость результатов Разработан эффективный способ получения привитых сополимеров, основанный на прививочной полимеризации метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну без образования гомопо лимера Показана высокая сорбционная активность карбоксилсодержащего поликапроамидного волокна при сорбции ионов меди (2,1 ммоль/г), что позволяет рекомендовать его в качестве фильтров для улавливания ионов меди
Апробация результатов работы Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2005, 2006), Москва, 2005, 2006, «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки - 2005, 2G06), С-Петербург, 2005, 2006, Международном Симпозиуме
"Восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям" (Композиты XXI века), Саратов, 2005, Четвертой Международной Каргинской Конференции «Наука о полимерах 21-му веку», Москва, 2007 и были представлены на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2006)
Публикации По теме диссертации опубликовано 3 статьи в журналах и 6 тезисов доісладов
Структура и объем работы Работа содержит введение, литературный обзор, посвященный закономерностям прививочной полимеризации виниловых мономеров к полимерным матрицам в присутствии различных инициирующих систем, методическую часть, экспериментальный раздел, выводы, список литературы (134 наименования) Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 34 рисунка
