Регулируемые наноструктуры в гидрогелях гидрофобно модифицированной полиакриловой кислоты

• Автор: Андреева, Ассоль Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. МИКРОФАЗНОЕ РАССЛОЕНИЕ КАК ПРОЯВЛЕНИЕ САМООРГАНИЗАЦИИ В ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМАХ.

1.2. Теория

1.2.1. Предел слабой сегрегации

1.2.1.1. Природа микрофазного расслоения в полимерных системах, содержащих заряженные группы

Влияние подвижности заряженных групп на микрофазное расслоение

1.2.2. Предел сильной сегрегации.

1.2.2.1. Микрофазное расслоение в незаряженных блоксополимерах.

1.2.2.2. Микрофазное расслоение в полимерных системах, содержащих заряженные группы.

1.2.2.3. Микрофазное расслоение в системе мультиблоксополимера.

1.2.3. Предел сверхсил ьной сегрегации.
1.3. Компьютерное моделирование
1.3.1. Микрофазное расслоение в расплаве диблоксополимеров
1.3.2. Микрофазное расслоение в расплаве сополимера, содержащего заряженные группы
1.3.3. Микрофазное расслоение в растворе привитого сополимера
1.3.3.1. Переход клубокглобула как проявление микрофазного расслоения на масштабах одной молекулы
1.3.3.2. Микрофазное расслоение в расплаве гребнеобразного сополимера.
1.4. Эксперимент
1.4.1. Микрофазное расслоение в расплаве диблоксополимеров.
1.4.2. Микрофазное расслоение в слабозаряженных полимерах.
Влияние подвижности заряженных групп.
1.4.3. Микрофазное расслоение в привитых и ассоциирующих сополимерах
1.4.4. Микрофазное расслоение в полимерных системах с иерархической структурой
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
II. 1. Материалы
.1.1. Реактивы и очистка
II. 1.2. Синтез гелей.
.1.3. Характеризация полученных гелей.
И. 2. Приготовление образцов
.2.1. Приготовление образцов для МУ
.2.2. Приготовление образцов для УФ и ЯМРспектроскопии
II. 3. Методы исследования
.3.1. Малоугловое рассеяние нейтронов.
II.3.1.1. Описание малоуглового спектрометра ЮМО.
Н.3.1.2. Процедура измерений.
II.3.1.3. Нормировка.
.3.2. УФспектроскопия
I 1.3.3. Я МР спектроскопия.
III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
III. 1. Гидрофобно модифицированные гели на основе полиакриловой кислоты как объект исследования .
III. 2. Незаряженные гели
1.2.1. Форма агрегатов
1.2.2. Период структуры.
1.2.2.1. Влияние длины гидрофобного радикала
Ш.2.2.2. Влияние количества гидрофобных радикалов.
Ш.2.2.3. Влияние солюбилизации гидрофобных низкомолекулярньгх веществ.
III. 3. Заряженные гели в
1.3.1. Форма агрегатов
III. 3.2. Период структуры
Влияние количества гидрофобных радикалов
III. 4. Микрофазное расслоение.
1.4.1. Влияние степени заряженности
III.4.1.1 Гель С.
Ш.4.1.2 Гель С
1.4.2. Влияние ионной силы.
III. 5. Исследование гидрофобной агрегации в микрофазно
РАССЛОЕННОМ ГЕЛЕ
1.5.1. Метод ЯМР С определение доли агрегированных налкильных групп.
1.5.2. Метод УФспектроскопии
Ш.5.2.1. Определение предельной растворимости пирена.
1.5.2.2. Определение общего объема гидрофобных агрегатов и доли гидрофобных групп, включенных в агрегаты.
III. 6. Характеристика наноструктуры микрофазно расслоенного геля .
1.6.1. Оптимальный размер кластеров
1.6.2. Распределение кластеров в пространстве
III. 7. Влияние подвижности заряженных групп на наноструктуру ГЕЛЕЙ ГМ ПАК.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В водной среде притяжение часто обусловлено гидрофобными взаимодействиями, а отталкивание электростатическими. Поскольку наноструктуры образуются в результате конкуренции слабых нековалентных взаимодействий, баланс между ними, а значит и параметры наноструктуры, можно легко изменить, варьируя внешние параметры системы, например, или температуру. Это создает возможность обратимо менять наноструктуру полимерного материала при изменении внешних условий. Непосредственно из этого вытекает прикладное значение направленного дизайна наноструктур, связанное с созданием так называемых интеллектуальных материалов на основе полимеров, т. Одними из наиболее ярких представителей самоорганизующихся полимерных систем являются гидрофобно модифицированные ГМ полиэлсктролитные гели. В состав этих гелей входят гидрофильные заряженные группы, ответственные за электростатическое отталкивание, и гидрофобные группы, ответственные за ассоциацию с образованием гидрофобных агрегатов. При определенных условиях наличие противоборствующих тенденций гидрофобной ассоциации и электростатического отталкивания может приводить к образованию упорядоченных наноструктур. Период и морфологию таких наноструктур можно легко контролировать, меняя гидрофильногидрофобный баланс в геле, варьируя внешние параметры среды, например, температуру и . Проявление самоорганизации в ГМ гидрогелях может происходить как на микро так и на макроуровне . Изменение макроскопических свойств гелей при изменении внешних параметров среды достаточно хорошо изучено. Одним из наиболее ярких примеров самоорганизации гелей является коллапс, который заключается в сильнейшем уменьшении объема геля в десятки и даже сотни раз при незначительном изменении внешних факторов температура, среды и т. Показано, что коллапс геля обусловлен нарушением баланса между силами притяжения и отталкивания в геле, происходящем при внешнем воздействии. Эта же конкуренция сил притяжения и отталкивания может приводить к изменению состояния и на микроуровне. Однако, соответствующие исследования микроструктуры ГМ гелей с эффективной конкуренцией двух противоборствующих тенденций притяжения и отталкивания, практически не проводились. Ранее была исследована структура гидрофобных доменов в ГМ гидрогелях, содержащих длинные напкильные радикалы ноктадецил и нгсксадецил, способные к кристаллизации ,8. Закристаллизованные гидрофобные домены в таких гелях чрезвычайно стабильны и могут быть разрушены только при нагревании выше температуры кристаллизации. Можно полагать, что для создания гелей с наноструктурой, восприимчивой к внешним воздействиям, необходимо использовать более короткие боковые гидрофобные радикалы. Следует ожидать, что основными факторами, влияющими на наноструктуру указанных гелей, будут степень заряженности, определяющая электростатическое отталкивание в системе, и гидрофобность геля, отвечающая за противодействующий фактор гидрофобную ассоциацию. Если содержание и природа гидрофобных групп в геле определяются при синтезе, то степень заряженности геля можно легко варьировать при помощи , если в качестве основной полимерной цепи, образующей сетку геля взять, например, слабую кислоту ПАК. МУРН. Диссертационная работа имеет следующую структуру. В литературном обзоре проведен анализ литературных данных по теме диссертации. Представлены основные результаты работ по теории, компьютерному моделированию и экспериментальному исследованию микрофазного расслоения в полимерных системах. Рассмотрено влияние заряженных групп, их подвижности и присутствия низкомолекулярной соли на параметры образующейся в результате микрофазного расслоения микродомснной структуры для различных классов полимерных систем. В экспериментальной части описаны процессы очистки исходных соединений и синтеза гелей ГМ ПАК, данные физикохимических методов, подтверждающих строение полученных гелей, приготовление образцов, описание физикохимических методов, используемых в работе. В обсуждении результатов представлены оригинальные результаты по теме диссертации.