Термо-, pH-чувствительные и каталитически активные сополимеры N-винилкапролактама

• Автор: Охапкин, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

1. Обзор литературы

1.1. рН-термочувствительные сополимеры

1.2. Применение рН-термочувствительных

полимеров. Сополимеры 14-винилкапролактама

1.3. Модификация и добавки ПАВ как способы

изменения свойств pH и термочувствительных полимеров

1.4. Интерполимерные комплексы

1.5. Синтетические полимерные катализаторы

2. Экспериментальная часть

3. Результаты и их обсуждение

3.1. Сополимеры И-винилкапролактама и метакриловой кислоты: pH и термочувствительные свойства,
образование макромолекулярных комплексов
3.2. Влияние модификации и ПАВ на рНи термочувствительные свойства сополимеров 14-винилкапролактама и метакриловой кислоты
3.3. Каталические свойства термочувствительных имидазолсодержащих сополимеров
Выводы
Список литературы

В последние годы растет интерес к полимерам, меняющим свое физическое состояние при малых изменениях внешних параметров (температура, pH среды, интенсивность светового излучения, напряженность электрического поля [1]). Такие полимеры называют восприимчивыми. Работы в этой области актуальны как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Восприимчивые полимеры оказались удобными модельными объектами при изучении перехода клубок-глобула [2-4] и нашли широкое применение в хроматографии [5-7], транспорте лекарств в ткани [8,9], технологии изготовления мембран [9,10], а также в изготовлении иммобилизованных катализаторов [12]. Наибольшее распространение получили термочувствительные (восприимчивые к температуре) полимеры. Среди термочувствительных полимеров важное прикладное значение имеют водорастворимые при низких температурах поли(Н-изопропилакриламид) (ПНИПА) и поли(М-винилкапролактам) (ПВК) с НКТР в физиологической области температур (30-32 °С):

/ сн3 сн3
поли-И-изопропилакриламид
поли-И-винилкапролактам

Перспективным направлением в области исследования термочувствительных полимеров является варьирование их свойств путем введения дополнительных функциональных групп, что позволяет изменять количественные характеристики конформационных переходов и комбинировать отклики на различные типы внешних параметров в одной системе. Введение функциональных групп проводят сополимеризацией и полимераналогичными превращениями. Также, физико-химическим методом варьирования свойств водорастворимых термочувствительных полимеров и гелей являются добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ) [13]. Добавки ПАВ, в частности, могут сложным образом влиять на свойства восприимчивых полимеров с комбинированным откликом, как было показано в работе [14] при исследовании pH- и термочувствительных микрогелей-сополимеров 14-винилкапролактама и акриловой кислоты.
Введение функциональных групп в термочувствительные полимеры перспективны с точки зрения расширения спектра свойств восприимчивых полимеров, а в иных случаях - для разработки систем с принципиально новыми свойствами.
В настоящей работе основным способом введения дополнительных
функциональных групп являлась сополимеризация с соответствующими
мономерами. Исследовались два типа термочувствительных сополимеров
первому типу относятся сополимеры 14-винилкапролактама (ВК) и
метакриловой кислоты (МАК), агрегирующие при повышении температуры и
понижении pH среды. Особым свойством данных сополимеров является

Поэтому для более детального анализа взаимодействия амидных и карбоксильных групп звеньев ВК и МАК проведено исследование полос поглощения фрагментов С=0 и ОН в смесях гомополимеров ПВК и ПМАК. Как и в случае сополимера ПВК-МАК-37 исследовались два образца. Образец сравнения изготавливали механическим смешением ПВК и ПМАК. Образец, который исследовался на наличие водородных связей между амидной и карбоксильной группами, получали соосаждением компонентов из водного раствора при pH 5. Использовались смеси состава 1:1, поскольку известно [53], что именно такая стехиометричность характерна для комплексов ПМАК с полимерами - акцепторами протонов.
На рис. 7 представлены ИК-спектры исследуемых смесей. В спектре механической смеси (в) можно наблюдать 2 пика фрагментов С=0 амидной и карбоксильной групп (1638 и 1710 см'1 соответственно). В компоненте ПМАК механической смеси частота поглощения С=0 зависит от наличия водородных связей между карбоксильными группами. В спектре смеси, полученной соосаждением ПВК и ПМАК (г), частоты максимумов полос поглощения амидной и карбоксильной групп изменяются.