Квантово-химическое моделирование взаимодействия поливинилового спирта с низкомолекулярными гидроксилсодержащими веществами

• Автор: Грибанов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Взаимодействие полимеров с низкомолекулярными соединениями

1.1.1. Структурные изменения в системе полимер низкомолекулярная жидкость

1.1.2. Вода в полимерах

1.1.2.1. Структура и физические свойства воды. Модели

структуры воды

1.1.2.2. Взаимодействие воды с полимерными

материалами

1.2. Поливиниловый спирт

1.3. Квантовохимические методы и исследования физикохимических систем с водородными связями
1.3.1. Общие представления о неэмпирических и полуэмпирических методах
1.3.2. Водородная связь и квантовохимические методы расчета структуры систем с водородными связями
Глава 2. Методы расчета и построение исходных моделей
2.1. Применение полуэмпирического метода РМЗ к расчету межмолекулярных комплексов с
водородными связями на примере ассоциатов воды
2.2. Построение моделей взаимодействия цепочек поливинилового спирта с молекулами воды, этилен гликоля и глицерина
2.3. Построение исходных моделей взаимодействия поливинилового спирта с этиленгликолем, глицерином и водой
2.4. Методы моделирования
Глава 3. Результаты компьютерного эксперимента
3.1. Модельные расчеты взаимодействия воды с пол и вин и л о вы м с и ртом
3.2. Результаты моделирования взаимодействия поливинилового спирта с этиленгликолем
3.3. Результаты моделирования взаимодействия поливинилового спирта с низкомолекулярными гидроксилсодержащими органическими соединениями в присутствии воды
Основные результаты работы
Список литературы


Глава 1. Структура и физические свойства воды. Глава 2. Глава 3. В мировом производстве известна технология получения волокон на основе поливинилепиртовых систем, которые используются как в качестве высокопрочных волокон так и среднепрочных волокон различного применения. Преимущество получения волокон и пленок на основе ПВС заключается в высокой экологической безопасности производства, так как в качестве растворителя используется вода, содержащая органические или неорганические добавки. Роль воды в процессах формования волокон и формирования структуры материалов на основе поливинилового спирта ПВС, их обработке и переработке достаточно велика. Кроме того, изучение взаимодействия гидрофильных гидрофильноегь которых обусловлена наличием полярных групп ОН, СООН, ЫН2 и т. НМК, играющими роль пластификаторов или наполнителей, является одним из ключевых вопросов при их исследовании. Обработка волокон на основе ПВС различными добавками для придания им различных свойств приводит к направленному регулированию соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств. В этом отношении необходима детальная работа по характеристике межмолекулярного взаимодействия в сложных системах полимеросадительрастворитель. Взаимодействие материалов на основе гидрофильных полимеров с водой и НМК достаточно широко изучается различными методами исследования ИК, ЭПР, ЯМРспектроскопическими, диэлектрическим и др. ПВС с участием воды. Ыи компонентами. Развитие компьютерной техники в настоящее время позволяет проводить достаточно сложные расчеты, в том числе для систем, моделирующих взаимодействие в полимерных материалах, поэтому подобные расчеты будут очень актуальны. Цель диссертационной работы состояла в изучении взаимодействия ПВС с водой и исследования роли воды в процессах внутриструктурной пластификации ПВС глицерином и этил енгл и колем методами компьютерной химии с использованием полуэмпирического метода РМЗ в супермолекулярном приближении. Основными направлениями исследований были построение моделей взаимодействия ассоциатов воды с гидроксильными группами поливинилового спирта методом РМЗ моделирование межмолекулярного взаимодействия в системе взаимодействующего с этиленгликолем и глицерином ПВС оценка роли воды в связывании НМК с полимером в модельных межмолекулярных комплексах поливиниловый спиртпластификаторвода. Характеристика межмолекулярного взаимодействия в системе ПВСвода и других способных образовывать водородные связи компонентов позволяет резко сократить количество экспериментальных исследований при разработке поливинилепиртовых волокон и пленок в конкретные изделия. В литературный обзор вошли разделы, посвященные взаимодействию полимеров с НМС. Здесь особое внимание было уделено структуре воды как ассоциированного гидроксилсодержащего вещества и ее взаимодействию с полимерами. При этом особое внимание уделялось вопросам, которые на наш взгляд являются принципиальными при постановке задачи компьютерного моделирования взаимодействия полимеров с НМС на молекулярном уровне. Отдельный раздел был посвящен анализу возможностей квантовохимических методов. Процессы взаимодействия полимеров с НМС имеют огромное значение при синтезе полимеров и при их переработке в изделия. По отношению к полимеру НМС может выступать как растворитель осадигель, пластификатор, сорбат. Когда полимер и взаимодействующие с ним НМС обладают полярными группами, способными образовывать водородные связи, значительные количества НМС оказываются связанными в сольватном слое. Особенно это проявляется в системах, стабилизированных водородными связями. Так, при исследовании ИКспекгров ацетатов целлюлозы установлено 1 формирование межмолекулярных комплексов между пластификаторами и полярными группами макромолекул полимера.