Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время и самых различных отраслях
народного хозяйства широко используются полиэлектролиты ( ПЭ ): например, в качестве флекулпнтов, комллексонск, мембран с реіулируемой проницаемостью, искусственных вакцин, красителей, моющих средств. При этом во всех сферах использования ПЭ существенную роль шрают их молекулярно-конформационные свойства, которі.іе определяются особенностями строения макромолекул ( химический состав, плотность заряда, дифилькоетъ, способность к сбрасыванию водородных связен и т а. .) и условиями эксплуатации ( ионная сила и диэлектрическая проницаемость среды, рН, температура и т. д.)
Однако, исследование ПЭ сопряжено с принципиальными экспериментальными трудностями, хоторые обусловлены наличием внутри- и межмолекулярных взаимодействий различной природы ( в частности, электростатического и дифильного характера). В связи с этим актуальным является комплексный подход к изучению ПЭ с привлеченном широкого спектра экспериментальных моголов исследования. Следует также подчеркнуть недостаточный уровень развития теоретическич представлений о связи особенностей строения макромолекул ПЗ' и свойети среды с молекулярно-конформациенпымн, а значит, и с эксплуатационными, характеристиками полимеров. Полому изучение влияния специфики строения макромолекул ПЭ на их конформацнонные свойства в различных Jpivnu представляется весьма актуальным в плане осуществления направленною синтеза поморенных полимеров с заданными техническими и физиологическими свойствами, а также - уточнения модельных представлений о макрононах.
Данная работа является частью плановых исследовании, проводимых з ИВС РАН в области высокомолекулярных ( М - (10''- 10) г/моль ) водорастворимых полимеров, используемых в качестве флокулянтов н реагентов широкого спектра действия ( тема "Нева").
llsjib-jiaHaibi, Цепью настоящей работы являлось комплексное исследование ( методами молекулярной гидродинамики и оі ліки ) копформа-шюиных свойств высокомолекулярных дифильных полианпоноа и полнхатноноз при ззрмгрогчшш ионной енггь: ро.тно-солевой среды п при изменении диэлектрической "проницаемости водно-ацетонового раствора (переход клубок-глобула (ПК-Г)).
Шъ*:агы_И.мгС0ДЫ >іеслеловаяня._ Объемами исследоиа.чяа в рабоїе являлись ноногешше полимеры двух типов: 1) no.'ijjaiLiicjiH.ora - поли- 2 а.чрнламндо - 2 - метилпропанеульфокислота ( ПЛ.МПС ) н сополимеры
ЛМПС с акриламидом ( II ( ЛМПС-АА )): 2) доліі^гтішшіон; - соли поли - 2
- мета крилоилокепэтнлтримепшаммония ( ПДМАЭМА ) и сополимеры
ДМАЭМА с акрилонитрилом ( П ( ДМАЭМА - АН)), синтезированные в
ИВС РАН под руководством к.х.н. Молоткова В.А. Всё исследованные
полимеры являлись высокомолекулярными (М= ( 1.2 - 33.0 ) 10 (' і/ моль),
что позволяю, в частности, наблюдать для некоторых из них ПК-Г .
В качестве йаі&Еиі]^ііегсдов.ліоЯЄДйР;за}ія молекулярно-конформа-ционных свойств ПЭ был» использованы метоц двойного лучепреломления в потоке ( ДЛП ), дающий наиболее непосредственную информацию о форме макромолекул в растворе, и метод вискозиметрии. При интерпретации экспериментальных данных использовались также результаты, полученные методами сецимеиганион но-диффузионного и селиментацнонио-виекозимет-рического анализа, унрчгого светорассеяния, ИК-спектроскопии, ЗлеКТро-ПрОБОДНОСТИ, КОЛЛОИДНОЮ И ПОТеНЦИОМеТрнЧеСК.ОГО ТИТроваїШЯ.
Иэдышалюниши.. рабеш определяется тем, что в ней впервые: - методами молекулярной гидродинамики и оптики проведено, при варьировании ионной силы среды, сравнительное исследование кенформацпонных свойств высокомолекулярных дифильннх полиионов:!) іюлнаїшонов ( макромолекул ГЇАМІІС и П(АМГ1С -АА)); ?) полнкзтнонов (макромолекул ПДМАЭМА и П(ДМАЭМА-АН));
- установлено, что наличие акриламидных и акрилоннтрнльных груи:і в полимерной цепи обусловливает появление дополнительных внутримолекулярных взаимодействии, резко изменяющих конформапнонные свойства полианнонов и поликатнонов в определенной области варьирования ионной силы раствора н состава полимера;.
показано, что гидродинамические размеры, оптические свойства и форма поликагионов в значительной степени зависят от ионной силы среды;
методом ДПП, на примере Na-ІІАМПС и ПДМАЭМА, показано, что при ПК-Г форма полиионов изменяется от эллипсоидальной до сферической;
установлено, что на характер перехода и структуру образующейся глобулы дкфильного ПЭ существенное влияние оказывает бапанс конкурирующих взаимодействии.
Научно-практическая значимость работы определяется, прежде всего, выбором объектов исследования, нашедших широкое практическое применение в технике и медицине. Конкретные результаты I! выводы диссертации позволяют осуществить направленный синтез ПЭ с заданными свойствами.
Научная значимость работы определяется также расширением возмож-стей использования метода ДЛП: применение метода ДДП .для исследования :ханизма конформационных превращений макроиоаов при ПК-Г'.
Личный вклад автора; принимал участие в формулировке задач, ке-юредственном получении экспериментальных данных по ДЛП, скозиметрни, титрованию и интерпретации полученных результатов.
Апробация рябоїы. Результаты работы докладывались н обсуждались і II Научно-технической конференции "Свойства и применение водораст-іримьіх полимеров" ( Ярославль, 1991 г.); на Международном симпозиуме Іорядок в макромолекулярных системах" ( Осака, Япония, 199? г.); на еждународном симпозиуме "Молекулярная подвижность и порядок в нпшерных системах" ( Санкт-Петербург, 1993 г.); на 17 Международном (мпозиуме по реологии ( Саратов, 1994 г.); ка Международном симпозиуме ) полиэлектролитам " Поляэлектролнты в растворе и на поверхности" Іотсдам , Германия, 5995 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Объем и структура диссертации. Работа изложена на 213 страницах ма-инописного текста, включая 60 рисунков и 10 таблиц; состоит из введения, mi глав, выводов и списка цитируемой литературы / 230 наименований /.