Реологические свойства системы вязкоупругое поверхностно-активное вещество/ассоциирующий полимер и ее компонентов

• Автор: Шашкина, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Вязкоупругие ПАВ

1.1.1. Самоорганизация ПАВ в водной среде

1.1.2. Теоретическое описание вязкоупругих растворов ПАВ

1.1.3. Экспериментальные исследования вязкоупругих растворов ПАВ

1.1.3.1. Влияние концентрации ПАВ.

1.1.3.2. Влияние низкомолекулярной соли.

1.1.3.3. Влияние различных добавок
1.2. Ассоциирующие полимеры
1.2.1. Ассоциирующие полимеры, их свойства.
1.2.3. Реологические исследования растворов ассоциирующих полимеров
1.2.3.1. Влияние концентрации полимера
1.2.3.2. Влияние содержания гидрофобных групп и степени блочности полимера
1.2.3.2. Влияние молекулярной массы.
1.2.4. Динамика ассоциирующих полимеров
1.2.5. Методы исследования гидрофобной ассоциации
1.2.5.1. Метод ЯМР
1.2.5.2. Метод флуоресцентной спектроскопии.
1.2.6. Экспериментальные исследования гидрофобной агрегации полимеров в водной среде.
1.2.6.1. Влияние концентрации полимера
1.2.6.2. Влияние длины и содержания ассоциирующих
гидрофобных групп
1.2.6.3. Влияние степени заряженности
1.2.6.4. Влияние ионной силы.
Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
.1. Объекты исследования
.1.1. Реактивы и очистка
II. 1.2. Синтез полимеров.
II.1.3. Характеристика полученных полимеров.
II. 2. Методы исследования.
И.2.1. Реомстрия
а Оборудование
б Методика измерения
в Приготовление образцов
.2.2. УФвидимая спектроскопия
а Оборудование
б Методика измерения
в Приготовление образцов
И.2.3. Флуоресцентная спектроскопия.
а Оборудование.
б Методика определения параметра полярности.
в Методика определения концентрации гидрофобных доменов .
г Приготовление образцов
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1.1. Вязкоупругое ПАВ.
III. 1. 1. Определение критической концентрации
мицеллообразования
III. 1. 2. Реологические свойства растворов ПАВ ЭГАХ
III. 1.2.1. Влияние концентрации ПАВ.
Экспериментальные значения
III. 1.2.2. Влияние температуры
III. 1.2.3. Влияние концентрации соли
III. 1.2.4. Влияние углеводорода.
Ш.2. Исследование системы ПАВполимер.
Ш.2.1. Фазовое поведение
Ш.2.2. Реологические свойства системы ПАВполимер.
III.2.2.1. Влияние концентрации ПАВ
II 1.2.2.2. Влияние содержания гидрофобных звеньев полимера
1.2.2.3. Влияние степени блочности полимера
1.2.2.4. Влияние молекулярной массы полимера
II 1.2.2.5. Влияние температуры.
1.2.2.6. Влияние концентрации соли
1.2.2.7. Влияние углеводорода.
Ш.З. Ассоциирующие полимеры на основе полиакриламида
Ш.3.1. Влияние концентрации полимера.
Ш.3.2. Влияние доли гидрофобных групп
Ш.З.З. Влияние низкомолекулярной соли
Ш.3.4. Влияние при полимеризации на свойства ГМ ПАА
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В качестве характеристик гидрофобной ассоциации были определены 1 доля гидрофобных групп, включнных в домены, 2 концентрация доменов и 3 их агрегационное число число гидрофобных групп в домене. Подробно рассмотрено влияние различных факторов концентрации полимера, содержании гидрофобных групп в полимере, низкомолекулярной соли ЫаС1, при полимеризации полимера на гидрофобную ассоциацию растворов ассоциирующего полимера. Разработан метод определения общего объма гидрофобных доменов в системе, основанный на данных по предельной растворимости модельного гидрофобного вещества. Впервые показано, что рост вязкости растворов ассоциирующего полимера при увеличении концентрации полимера сопровождается ростом числа гидрофобных доменов, но при этом средний размер доменов не меняется. В главе выводы перечислены основные выводы и результаты работы. ГЛАВА . Поверхностно активные вещества это амфифильные молекулы, каждая из которых содержит гидрофильную часть одну или несколько полярных групп и гидрофобную часть одну или несколько углеводородных радикалов. Такая струкгура молекул определяет ряд свойств ПАВ в водном растворе молекулы ПАВ адсорбируются на поверхности раздела двух фаз так, чтобы минимизировать контакт гидрофобных частей с водой рис. Это приводит к понижению поверхностного натяжения на границе раздела водавоздух. Рис. Схематическое изображение адсорбции ПАВ на межфазной границе водавоздух. Кроме того, в объСме водного раствора происходит агрегация молекул ПАВ за счет гидрофобных взаимодействий. В отличие от других типов взаимодействий ВандсрВаальсовы взаимодействия, водородные связи, гидрофобные взаимодействия тесно связаны со структурой воды как растворителя . Д80, ДН0 и ДР0. Это означает, что с точки зрения энтальпии растворение гидрофобного вещества выгодно ДН0, а с точки зрения энтропии невыгодно ДБсО. При этом проигрыш в энтропии не компенсируется выигрышем в энтальпии. В результате свободная энергия системы увеличивается ДР0, т. Таким образом, низкая растворимость гидрофобных веществ в воде является следствием сильного уменьшения энтропии системы. Для объяснения этого экспериментального факта была предложена модель взаимодействия гидрофобная частицавода в рамках представления термодинамики . Схематическое представление этого взаимодействия показано на рис. Молекулы воды в жидкой фазе образуют систему сетку водородных связей, в которой каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами воды. Когда гидрофобные группы попадают в воду, вокруг них наблюдается повышенное структурирование молекул воды, вызванное усилением электрических потенциалов изза низкой локальной диэлектрической проницаемости рис. Это структурирование невыгодно с точки зрения энтропии происходит потеря энтропии системы. Чтобы уменьшить площадь контакта с водой, молекулы гидрофобных веществ стараются объединиться друг с другом. Такое взаимодействие схематично показано на рис. Это стремление тем сильнее, чем больше площадь контакта отдельных гидрофобных групп с водой. Таким образом, основной причиной гидрофобных взаимодействий является выигрыш в энтропии за счт уменьшения структурирования воды в окрестности гидрофобных групп. Так как вклад энтропии в общую свободную энергию системы возрастает с ростом температуры, роль гидрофобных взаимодействий также усиливается при увеличении температуры. Следует отметить, что энергия гидрофобных взаимодействий невелика порядка нескольких кДжмоль ,,. Рис,. ПАВ, называемой критической концентрацией мицеллообразования ККМ. При этом гидрофобные части, составляющие внутреннюю часть мицеллы, экранированы от контакта с водой гидрофильными группами ПАВ. Морфология образующейся мицеллы ПАВ может быть разной сфера, цилиндр, двухслойная сферическая везикула, бислой рис. ПАВ и его концентрации, полярности растворителя, концентрации соли, среды 2,. В частности, амфифильные молекулы ПАВ в водной среде могут
образовывать чрезвычайно длинные до А, гибкие цилиндрические мицеллы, которые способны переплетаться между собой с образованием физической сетки зацеплений.