Введение к работе
Актуальность работы. Изучение процессов взаимодействия между комплементарными макромолекулами с образованием интерполимерных комплексов (ИПК) на протяжении многих лет является одной из актуальных задач химии и технологии полимеров. Обусловлено это сочетанием уникальных физико-химических, коллоидных и механических свойств ИПК, благодаря которым эти соединения перспективны как для самостоятельного использования в различных областях техники, медицины и биотехнологии, так и в виде модифицирующих добавок при создании композиционных полимерных материалов и покрытий, в том числе призванных работать в контакте с человеческим организмом.
Особый интерес для последнего направления представляют
поликомплексы, стабилизированные кооперативной системой водородных связей, представителями которых являются комплексы поликарбоновых кислот с неионогенными полимерами. Наиболее распространенным способом получения таких ИПК является метод простого смешения. Уже при комнатной температуре в разбавленных водных растворах указанных полимеров в интервале определенных значений рН происходит их взаимодействие с образованием полимер-полимерных комплексов различного состава и строения, обладающих сверхвысокой сорбционной и транспортной активностью по отношению к парам воды.
На сегодняшний день накоплен достаточно весомый научный и практический опыт регулирования структуры и свойств ИПК, формируемых в водной среде, который показывает, что основную роль в процессе комплексообразования играют такие факторы как константа диссоциации полиакриловой кислоты, рН критическое комплексообразования (рНкр), глубина протекания интерполимерной реакции, характер образующихся связей и др.
Одним из способов влияния на эти процессы является изменение среды комплексообразования путём полной или частичной замены воды на органический растворитель. Такой переход от водных сред к бинарным позволяет более тонко управлять интерполимерными взаимодействиями, изменять глубину конверсии интерполимерных реакций и тем самым влиять « на структуру и свойства новых соединений. В этом направлении известно использование диметилформамида, диметилсульфоксида, изопропанолаї (\
высших и низших алифатических спиртов. Что касается всех перечисленных добавок, то примеры их применения, как правило, отражены в патентной литературе, где констатируется лишь факт модифицирующего влияния на процесс комплексообразования, механизм их действия при этом до конца не определён.
Целью работы является разработка научных основ и технологических решений получения интерполимерных комплексов в бинарных растворителях и их использование в качестве модифицирующих добавок для создания полимерных композиционных материалов с высокими показателями гигиенических и физико-механических свойств.
Научная новизна работы
разработаны и научно обоснованы условия получения интершлимерных комплексов в бинарных растворителях и их использование в качестве высокогидрофильных модифицирующих добавок для создания полимерных композиционных материалов;
предложены органические растворители и их процентные соотношения в бинарных смесях с водой для получения интерполимерных комплексов полиакриловой кислоты с поливиниловым спиртом и полиэтиленгликолем;
- выявлено влияние химической природы растворителей, степени их
совместимости с комплексообразующими полимерами и водой на особенности
комплексообразования, глубину конверсии интерполимерных реакций,
структуру и свойства поликомплексов, полученных в бинарных растворителях;
показана возможность получения стехиометрических и
нестехиометрических поликомплексов на основе одной и той же пары комплексообразующих веществ при изменении среды комплексообразования;
доказана возможность образования в среде глицерин-вода интерполимерных комплексов, содержащих в своей структуре глицерин, как участник в образовании системы водородных связей;
- установлено влияние особенностей химического состава и строения
интерполимерных комплексов на повышение их сорбционных характеристик,
эластичности и термостабильности;
4 - предложены составы интерполимерных комплексов, полученных в бинарных растворителях, и обоснованы преимущества их применения по сравнению с аналогичными поликомплексами, полученными в водной среде, для создания волокнисто-пористых композиционных материалов с высокими показателями гигиенических и физико-механических свойств.
Практическая значимость. В результате выполнения работы предложены технологические решения получения высокогидрофильных композиционных материалов, представляющих собой нетканые полотна, модифицированные интерполимерньши комплексами нового состава с высокой сорбционной способностью по отношению к парам воды.
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постановке, решении задач, получении экспериментальных данных, формулировании выводов по работе, разработке и изготовлении опытных образцов интерполимерных комплексов и материалов на их основе. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на восьми научных конференциях, в том числе двух международных.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений. Работа изложена на 134 страницах, содержит 8 таблиц и 64 рисунка. Библиография включает 105 источников. Приложение представлено на 2 страницах и содержит акт о внедрении результатов диссертационной работы на предприятии ИНТЦ «ПОИСК».
Диссертация выполнена при поддержке гранта МГУДТ «Получение интерполимерных комплексов полиакриловой кислоты в смешанных растворителях с целью создания материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами» (2009 г.)
