Полимеризация триметил[метакрилоксиэтил]аммоний метилсульфата в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия и свойства полученных полиэлектролитов

• Автор: Духанина, Екатерина Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Радикальная матричная полимеризация в мицеллярных растворах пав как способ синтеза полиэлектролитов и комплексов на их основе (литературный обзор)
1.1 Мицеллообразование ПАВ в водных растворах и в присутствии добавок неорганической и органической природы
1.2 Закономерности полимеризации в структурированных растворах ПАВ
1.3 Общие сведения и особенности матричной полимеризации
1.4 Формирование комплексов полиэлектролит-ПАВ: влияние особенностей
структуры молекул ПАВ
1.5 Возможные области промышленного применения полиэлектролитов и полимер-коллоидных комплексов
1.6 Постановка задачи и обоснование выбора объектов исследования
2. Полимеризация триметил[метакрилоксиэтил]аммоний метилсульфата в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия и свойства полученных полиэлектролитов (обсуждениерезультатов)
2.1 Самоорганизация триметил[метакрилоксиэтил]аммоний метилсульфата в концентрированных мицеллярных растворах додецилсульфата натрия
2.2 Изучение особенностей взаимодействия триметил[метакрилоксиэтил]аммонин метилсульфата с додецилсульфатом натрия методом малоуглового рассеяния нейтронов
2.3 Особенности формирования комплексов полиэлектролит - ПАВ в процессе полимеризации триметил[метакрилоксиэтил]аммоний метилсульфата в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия
2.4 Гидродинамические свойства и молекулярно-массовые характеристики синтезированных полиэлектролитов

2.5 Комплексообразующая способность полиэлектролитов, полученных матричной полимеризацией триметил[метакрилоксиэтил]аммоний метилсульфата в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия
2.6 Применение комплексов ПЭ — ПАВ для очистки нефтесодержащих сточных

3 Экспериментальная часть
3.1 Синтез и очистка мономера
3.2 Синтез полиэлектролитов свободнорадикальной полимеризацией
3.3 Синтез полиэлектролитов в мицеллярном растворе противоположно заряженного ПАВ
3.4 Определение ККМ ПАВ в присутствии мономера
3.5 Определение предельного состава комплекса полиэлектролит-ПАВ
3.6 Выделение полиэлектролитов из комплексов, синтезированных полимеризацией в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия
3.7 Определение характеристической вязкости синтезированных полиэлектролитов
3.8 Исследование взаимодействия катионного мономера с ДДС методами ЭПР-спектроскопии спиновых зондов и малоуглового рассеяния нейтронов
3.9 Определение молекулярно-массовых характеристик полиэлектролитов методами светорассеяния
3.10 Методика очистки нефтесодержащих сточных вод
Заключение
Список условных обозначений
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Классическая свободнорадикальная полимеризация является наиболее распространенным способом получения полимеров, в т.ч. и полиэлектролитов (ПЭ). Широкое разнообразие мономеров, простота осуществления процесса и высокая скорость полимеризации являются ее основными преимуществами, однако, они же приводят к получению полимеров с высокой полидисперсностью, которая ухудшает их эксплутационные свойства. Уменьшить полидисперсность можно за счет применения радикальной матричной полимеризации, с использование в качестве матрицы мицелл поверхностноактивных веществ (ПАВ). Несомненным преимуществом такой полимеризации является простота выделения дочернего полимера и многообразие возможных областей применения синтезированных продуктов полимеризации, которые представляют собой комплексы ПЭ-ПАВ.
Степень разработанности темы исследования. Ранее [1, 2] было показано, что матричная полимеризация на поверхности мицелл ПАВ приводит к получению высокомолекулярных ПЭ, с предположительно более низким коэффициентом полиднсперсности. Однако, несмотря на имеющийся, на сегодняшний день опыт о возможности использования мицелл ПАВ в качестве матриц, механизм формирования комплексов ПЭ — ПАВ в процессе такой полимеризации остается открытым. Важным и актуальным является выявление оптимальных условий проведения полимеризации по матричному механизму (концентрации компонентов и их соотношение).
Цель работы заключается в исследовании закономерностей полимеризации катионного мономера в мицеллярных растворах алкилсульфатов натрия, физикохимических свойств полученных комплексов ПЭ-ПАВ, молекулярно-массовых характеристик ПЭ, выделенных из комплексов ПЭ-ПАВ, и возможности их практического применения для очистки нефтесодержащих сточных вод.
Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач:

макромолекулы связанными остаются молекулы ПАВ, играющие роль сшивающих агентов. В то же время основная масса молекул ПАВ, втянутая в объем клубка и сформировавшаяся во внутримолекулярные мицеллы "выжимается". Поскольку основной причиной, приводящей к переходу клубок-глобула, в данной системе являются молекулы ПАВ, на точку перехода будут оказывать влияние все факторы, так или иначе изменяющие характер взаимодействия ПЭ-ПАВ.
Известно, что ККМ ПАВ зависит от длины алкильного фрагмента и увеличивается с его уменьшением, вследствие более сильных гидрофобных взаимодействий между молекулами ПАВ [101, 102]. При мицеллообразовании ПАВ в присутствии ПЭ происходит аналогичное уменьшение ККА с ростом длины алкильного фрагмента ПАВ [118,130-132].
В работе [118] на примере взаимодействия поли-1-метил-4-винилпиридиний хлорида с гомологами алкилсульфонатов показано, что последовательное увеличение числа СН2-групп в молекуле алкилсульфоната сопровождается ростом параметра кооперативности и и уменьшением значений ККА (рисунок 1.10).

1°іСсв.
Рисунок 1.10 — Изотермы связывания гомологов алкилсульфонатов поли-1-метил-4-винилпиридиний хлоридом, п - количество атомов углерода в алкильном
фрагменте ПАВ.
Аналогичная зависимость была обнаружена для полиакрилата натрия при его взаимодействии с алкилтриметиламмоний бромидом [133]. Увеличение количества СН2- групп с 12 до 14 вызывает уменьшение ККА с 0,03 до 0,0