Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. в последние годи наблюдается интенсивное развитие исследований в области физико-хшии интерполвмерных реакций и интерполимерных соединений - поликомплексов. Эти работы включают изучение взаимодействия синтетических и природных линейных макромолекул, полимерных сеток с лиофильными коллоидами различной природы. Исследование полимер-коллоидных комплексов (ПКК), образующихся в результате взаимодействия сетчатых полиэлектролитов с протквополокно зарякенными мицеллообразупщаш поверхностно-активными веществами (ПАВ), развивает фундаментальные представления о химии кооперативных интерполимерных реакций, поскольку закономерности взаимодействия заряженных полимерных сеток с ионами ПАВ во многом аналогичны известным реакциям между разноименно заряженными полиэлектролитами (Ю). Использование сшитых полимерных систем и мицеллоооразувдих ПАВ расширяет круг исследуемых объектов и представляет особый интерес, так как позволяет проследить роль и влияние на равновесие и кинетику такого рода взаимодействий как сетчатой природа полиэлектролита, так и возможности свободной миграции отдельных ионов ПАВ по полимерной цепи.
Кроме того, ионы ПАВ в водных растворах, как известно, способны образовывать мицеллы различной морфологии. Поэтому представляется важным с нзучной точки зрения исследование структуры мицеллярных агрегатов в ПКК, образованных заряженными сетками к ионами ПАВ, и выявление роли химической природы полиэлектролитной сетки и ПАВ, состава окружающей среды и других факторов на структурну!) организацию и процесс самосборки' таких систем.
В последнее время взаимодействие заряженных сеток с ионами ПАВ привлекает внимание исследователей, занимающихся изучением явления коллапса полимерных сегок. Действительно, сорбция ионов ПАВ сетчатым полиэлектролитом (СПЭ) сопровождается ярко выраженной контракцией сетки, и в этом смысле, исследование ковфэрмашонвдх переходов, сопровождающих такое взаимодействие, представляет безусловный фундаментальный интерес.
Полимер-коллоидные комплексы ГО-ПАВ являются перспективными материалами с точки зрения практического приыенешш, поскольку наличие шцеллярной фазы обусловливает способность таких комплексов полюбилизировать различные органические соединения, в
том числе красители, токсины и т.д. В этом смысле использование СПЭ может иметь ряд преимукеств, так. как сшитые полимаршэ системы представляют собой неподвижный носитель для иммобилизованных ПАВ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в исследовании равновесия и кинетики реакций сетчатой полиакриловой кислоты с различными катионаши ПАВ; изучении механизма транспорте ПаВ в сетхе и структуры ПКК; определении влияния таких факторов, как степень иовизатаи.СПЭ, ионная сила среды, присутствие органически* сорастаоритслек на свойства таких комплексов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе впервые проведено системотвчеков исследование реакций образования, структуры & свойств ПКК, образованных СПЭ и противоположно-заряжзннша шцеллообразузвдш&х ПАВ. На примере взаимодействия сшитой полиакриловой кислоты с алкилтриметЕламмоаий и алкилгшршинип галогенидами показано, ?то сорбция ионов ПАВ противоположно заряазнной сеткой протекает как кооперативная реакция образования ПКК. Такое взатодзйстше осуществляется при концентрации ПАВ в растворе существенно ниет критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Показано,. что состав ПКК определяется степенью ионизации СПЭ, а практически есе ионы ПАВ, входящие в состав комплекса, связаны солевыми сшзяш с ионогенннш группами сетки. Обнаружено, что сорбция ионов ПАВ СПЭ представляет собой фронтально распространяющуюся гетерогенную реакцию. Иными словами, сорбция ПАВ, а также десорбция иошз ПАВ из ПКК, сопровождается ярко выраженным диспршрционированием.т.е. в продуктах незавершенных реакций сосуществуют фазы ПКК и свободного от ПАВ юшэлехтролитного геля с сохранением резкой границы иеаду ниш.
Изучена стабильность ПКК в водно-солевых и водно-органических средах при различных концентрациях низкомолекулярного электролите и ПАВ. а также при различных составах водно-спиртового растворителя.
Методами даЗфзреншзльной сканирующей халорямотрии, рентгенов-ского и нейтронного рассеяния показано, что ПКК характеризуются дамеллярной структурой с периодом повторяешети, свидзтеяьспзуж-иш о частичном перекрывании алифатических радикалов ПАВ. В таких ламеллярных агрегатах электростатически связанный с аолжорои ионы ПАВ располагаются перпендикулярно фрагментам цепей сетки и
при достаточное длине углеводородного радикала ПАЕ (IG атомов углерода п более) образуют в дегидратированном состоянии кристаллическую гексагональную упаковку. Изучено влияние различил факторов (влагосодержание, температура, присутствие органических растворителей и др.) на параметры структура таких комплексов. Показано, что процесс сорбции ионов ПАВ заряженной полимерной сеткой представляет собой направленный рост лэмзлляр-иых кристаллитов, что обуслсзливает наличие макроскопической структурной ориентации в таких ПКК.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Полученные в работе результаты могут служить теоретической основой управления процессами сорбции и десорбции ионов ПАВ СГО. ПКК могут быть использованн для решения ряда экологических проблем, в частности, в качестве сорбентов для очистки промьлленкых стоков от ПАВ и других органических примесей. Кроме того, установленные закономерности взаимодействия и транспорта ионов ПАВ в заряженных сетках могут служить основой для моделірования взаимодействия природных ГО и полиэмфолитов с яншами, для создания функциональных поликоип-лексных систем, например, "депо" лекарственных препаратов.
АПРОВАЩШ РАБОТЫ. Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (Ленинград, 19Э0), на международной конференции "Полимерные сетки: синтез, структура и свойства" (Москва, 1991), на международной аколе-семинаре "Современные проблемы (физической химии макромолекул" (Пушко, IS9IJ.
ОБЪЕМ К СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы (4^3 наименований). Работа изложена на -/30страницах, содержит 3& рясунков4 6 таблиц.