Синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц Шестаков, Алексей Михайлович

Введение к работе

Актуальность темы.

Синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц имеет большой практический интерес. Их использование в качестве связующих при производстве нетканых материалов, битумных эмульсий, при производстве кожи и кровельных покрытий позволит улучшить эксплуатационные характеристики материалов. Актуальным представляется использование для этой цели поверхностно-активных веществ природного происхождения, то есть на основе возобновляемых источников сырья, которые в отличие от применяемых в настоящее время катионных поверхностно-активных веществ, оказывающих серьезное негативное воздействие на биосферу, относятся к веществам составляющим «зеленую» химию.

Цель работы.

Синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц в присутствии производных имидазолинов - катионных поверхностно-активных веществ, синтезированных на основе возобновляемых источников сырья.

Научная новизна.

1. Изучены коллоидно-химические свойства катионных поверхностно- активных веществ - производных имидазолинов, синтезированных на основе жирных кислот растительных масел, на границе углеводород/вода и показано, что они снижают межфазное натяжение до низких значений и формируют прочные межфазные слои, обеспечивающие стабильность частиц полимерных суспензий.

2. Установлено, что отличительной особенностью производных имидазолинов является то, что в области значений рН 6.0 - 8.0 они находятся в равновесии: как в протонированной, так и в непротонированной форме. В этих условиях их можно рассматривать как смесь поверхностно-активных веществ, отличающихся значением гидрофильно-липофильного баланса, что позволяет максимально эффективно снижать межфазное натяжение и образовывать надмолекулярные структуры в объеме жидких фаз и на межфазной границе.

3. Предложена методология управления коллоидно-химическими свойствами растворов имидазолинов и получения агрегативно устойчивых исходных эмульсий мономеров различной природы, стабилизированных имидазолинами.

4. Определено влияние природы инициатора на кинетические закономерности полимеризации мономеров в присутствии катионных ПАВ и показано, что полимеризации протекает с высокой скоростью до полной конверсии мономеров только в присутствии окислительно- восстановительной системы перекись водорода/сульфат железа (II).

5. Установлено, что в отличие от известных катионных поверхностно- активных веществ в поверхностных слоях полимерно-мономерных частиц возможно иммобилизовать большое количество имидазолина за счет образования надмолекулярных структур на границе раздела фаз, и соответственно повысить поверхностную концентрацию функциональных групп, что обеспечивает высокое значение положительного заряда частиц (Z-потенциал от +45 мВ до +65 мВ).

6. Анализ полученных коллоидно-химических свойств производных имидазолинов и кинетических закономерностей эмульсионной полимеризации мономеров различной природы в их присутствии позволил сделать вывод о том, что исходная эмульсия мономеров представляет собой высокодисперсную систему, образование полимерно-мономерных частиц происходит из микрокапель мономера, их число велико уже при невысоких концентрациях поверхностно- активного вещества, что объясняет малую зависимость скорости полимеризации и диаметра частиц от концентрации эмульгатора и инициатора.

7. Показано, что производные имидазолинов представляют собой новый тип эффективных катионных эмульгаторов для эмульсионной полимеризации гидрофобных и гидрофильных мономеров в присутствии которых устойчивость полимерно-мономерных частиц обеспечивается уже при низких их концентрациях.

Практическая значимость работы.

Разработаны рецептуры синтеза полистирольных и полиакриловых суспензий с высоким положительным зарядом частиц. Показана перспективность их использования в композициях для пропитки нетканых материалов в кровельном производстве, а также для укрепления грунта в дорожном строительстве.

Автор защищает:

7. 1. Коллоидно-химические свойства катионных поверхностно-активных веществ - производных имидазолинов, синтезированных на основе возобновляемых источников сырья.

   2. Методологию управления коллоидно-химическими свойствами растворов имидазолинов и получения агрегативно устойчивых исходных эмульсий мономеров различной природы, стабилизированных производными имидазолинов.

   3. Влияние объемного соотношения фаз, природы и концентрации инициатора и эмульгатора на скорость полимеризации, диаметр и заряд полимерных частиц.

   4. Рецептуры синтеза полистирольных и полиакриловых латексов и перспективность их использования для пропитки нетканых материалов и для укрепления грунта в дорожном строительстве.

   Личное участие автора заключалось в выполнении экспериментальных исследований, обработке, обобщении и обсуждении экспериментальных данных, подготовке публикаций.

   Апробация работы.

   Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009), Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2010» (Москва, 2010), пятой Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2010» (Москва, 2010), научной сессии секции коллоидной химии и физико-химической механики Научного совета по физической химии РАН «Поверхностно-активные вещества в технологических процессах» (Москва, 2010), IV молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2011» (Москва, 2011), XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2011 » (Москва, 2011).

   Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 статьи, опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК.

   Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов,

   Похожие диссертации на Синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц

   Синтез полистигольных суспензий с узким распределением частиц по размерам для иммунохимических исследованийАдебайо, Габриэль Балогун

   Синтез полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам в присутствии полимеров разной молекулярной массы в качестве стабилизаторовЛобанова, Надежда Александровна

   

   Синтез полимерных суспензий с ионами металлов на поверхности частицВовк Дмитрий Николаевич

   

   Реологические и механические свойства полимеров, наполненных наноразмерными частицами алмазов детонационного синтезаКарбушев, Валерий Валерьевич

   

   Полимерные композиты с нанодисперсными частицами палладия и сульфида молибдена: синтез, структура и свойстваЖиров Денис Николаевич

   Синтез и исследование свойств водных дисперсий сополимеров с гетерогенной структурой частиц на основе бутадиена и винильных мономеровПетухова Екатерина Александровна

   Синтез, структура и свойства поли-П-ксилиленовых композитных пленок с металлическими и полупроводниковыми частицамиКиреева, Елена Викторовна

   

   Синтез полимерных суспензий медико-биологического назначения Лобанов Андрей Николаевич

   Синтез функциональных полимерных суспензий в присутствии олигомерных пероксиэфировЯнуль, Юрий Борисович

   Синтез функциональных полимерных суспензий в присутствии кремнийорганических ПАВЧирикова, Ольга Владимировна