Влияние микроволнового излучения на синтез и свойства водорастворимых полимеров N-винилпирролидона и акриламида

• Автор: Кузнецов, Роман Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Микроволновое излучение в химии

1.1.1. Особенности взаимодействия микроволновою излучения с веществом

1.1.2. Воздействие микроволнового излучения на растворы

1.1.3. Нетсрмические эффекты микроволнового воздействия

1.1.4. Области применения микроволнового излучения

1.2. Интенсификация химических реакций микроволновым излучением

1.2.1. Методы микроволнового органического синтеза

1.2.2. Микроволновое излучение в синтезе органических соединений

1.2.3. Микроволновое излучение в реакциях полимеризации
1.3. Особенности радикальной сополимеризации
И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
II. 1. Исходные реагенты, их подготовка
1.2. Методы исследования
И.2.1. Исследование полимеров методом ИКспектроскопии
2.2. Исследование полимеров методом ЯМР спектроскопии
.2.3. Определение молекулярномассовых характеристик полимеров методом гельпроникающей хроматографии
П.2.4. Определение молекулярной массы полимеров вискозиметрическим методом
.З. Синтез нолиЫвинил пиррол идона и его сополимеров с метилметакрилатом в условиях термического и микроволнового
нагрева
.3.1. Синтез полиЫвинилпирролидона в растворе
.3.2. Синтез сополимеров винилпирролидона и мстилметакрилата
.3.3. Расчет констант сополимеризации
.4. Синтез полиакриламида в условиях термического и
микроволнового нагрева И.5. Характеристики синтезированных полимеров
I5.1. ИК спектральные характеристики полиЧвинилпирролидона и
его сополимеров с метилметакрилатом
II.5.2. ИК спектральные характеристики полиакриламида
И.5.3. НЯМРспекгральные характеристики полиМвинил
пирролидона и его сополимеров с метилметакрилатом
.5.4. Молекулярномассовые характеристики нолиИвинил
пирролидона и его сополимеров с метилметакрилатом
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Однако, несмотря на достаточно большой объем научных публикаций об ускорении химических реакций при микроволновом воздействии на реакционные смеси, остается до конца не ясной причина этого явления. До сих пор четко не сформулированы критерии оценки эффективности использования микроволновой обработки для реализации различных химических процессов, на основании которых возможно создать эффективные и воспроизводимые методики синтеза веществ и материалов. Мало изучено воздействие МВИ на реакции радикальной полимеризации. Применение микроволнового излучения позволяет влиять не только на молекулярномассовые характеристики, но и значительно сокращать продолжительность синтеза полимеров. Однако механизм действия и влияние МВИ на свойства полимеров практически не изучен. В связи с этим актуальной задачей является разработка и изучение новых методов интенсификации и оптимизации процессов радикальной полимеризации с применением микроволнового нагрева, с целью получения функциональных полимерных материалов с заданными свойствами. Цель работы. Установление влияния МВИ на условия синтеза, состав и свойства полимеров на основе Ывинилпирролидона и акриламида и сополимеров Ивинилпирролидона и метилметакрилата синтезированных методом радикальной полимеризации. Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые выполнены целенаправленные исследования влияния МВИ на синтез водорастворимых полимеров методом радикальной полимеризации в растворе и суспензии. Определены оптимальные условия синтеза полимеров на основе акриламида, Мвинилпирролидона и сополимеров Ывинилпирролидоиа с метилметакрилатом с использованием микроволнового нагрева. Установлено влияние МВИ на состав синтезированных сополимеров, величину молекулярной массы, выход полимера. Определены значения относительных активностей сомономеров. Исследованы кинетические аспекты гомополимеризации акриламида и Ывинилпирролидона в условиях МВИ. На основе проведенных исследований установлено, что применение микроволновой энергии по сравнению с традиционными термическими способами нагрева, позволяет сокращать не только продолжительность процесса, но и увеличивать выход и молекулярную массу конечного продукта, а так же получать полимеры с более узким ММР. Полученные результаты могут быть использованы для развития фундаментальных представлений об особенностях влияния МВИ на условия синтеза, состав, структуру и свойства полимеров, полученных методом радикальной полимеризации. На основании данных представленных в работе возможна разработка методов интенсификации и оптимизации процессов радикальной сополимеризации различных мономеров, для получения полимеров с заданными свойствами. МВИ, могут быть положены в основу разработки новых более экологически безопасных и энергосберегающих технологий получения полимеров. Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на III международной школе по химии и физикохимии олигомеров Петрозаводск, IV СанктПетербургской конференции молодых ученых Современные проблемы науки о полимерах СанктПетербург, XII международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений IV Кирничниковские чтения Казань, XXI международной научнотехнической конференции Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии Реактив Уфа, . По теме диссертации опубликовано 5 работ, включающих 2 статьи, в журналах рекомендованных ВАК и 3 тезисов докладов. Микроволновой областью спектра электромагнитного излучения называют диапазон частот от ГГц до 0 МГц длина волны от 1 см до 1 м, который располагается в интервале между инфракрасными и радиочастотами рис. Рис. Положение микроволнового изучения в спектре электромагнитных колебаний. Впервые этот диапазон частот начали использовать в конце х годов прошлого века в радарных установках для обнаружения самолетов и кораблей противника 2. В г. П. Спенсер, работая на лабораторной радарной установке, случайно обнаружил тепловое действие микроволн, сконструировал первую микроволновую печь и получил первый патент на способ приготовления пищевых продуктов с помощью микроволн.