Синтез, изучение свойств и химических превращений полиэлектролит-дендритных ионных комплексов

• Автор: Ушкова, Татьяна Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Плотность и сила заряда проявляются в различных электростатических взаимодействиях, которые определяют физикохимические свойства полиэлектролитов и их поведение в растворах. Эти взаимодействия, а также образование комплексов за счет кулоновского притяжения между заряженными макромолекулами и противоположно заряженными макроионами, поверхностноактивными веществами ПАВ, коллоидными частицами и твердыми поверхностями являются ключевыми в исследовании и применении полиэлектролитов в науке и технике. Однако следует заметить, что свойства полиэлектролитов зависят не только от электростатических сил, но и от гибкости полимерных цепей, молекулярной архитектуры, возможности дополнительного возникновения водородных связей или гидрофобных взаимодействий . Рассмотрим основные типы полиэлектролитов. Полиэлектролиты разделяются на природные напр. По знаку заряда ПЭ делятся на поликислоты анионные ПЭ, полиоснования катионные и полиамфолиты, содержащие и кислотные и основные группы. В зависимости от плотности заряда и кислотностиосновности функциональных групп ПЭ делятся на сильные и слабые полиэлектролиты с высокой и низкой плотностью зарядов. Сильные полиэлектролиты в водных растворах полностью ионизованы независимо от значения . К ним относятся поликислоты, содержащие сульфокислотные, сульфатные или фосфатные группы, и полиоснования, содержащие четвертичные аммониевые группы. Заряд слабых поликислот и полиоснований определяется величинами констант диссоциации ионогенных групп и существенно зависит от раствора. Типичные слабые поликислоты содержат карбоксильные группы, а слабые полиоснования первичные, вторичные или третичные аминогруппы, способные протонироваться в водных средах. Полиамфолиты содержат как кислотные, так и основные группы. Суммарный заряд полиамфолитов при изменении раствора может менять знак. Значение , при котором суммарный заряд равен нулю, называется изоэлектрической точкой. По форме макромолекул ПЭ можно разделить на линейные гибкоцепные и жесткоцепные, разветвленные гребнеобразные, звездообразные, гиперразветвленные, сферические, полимерные щетки и т. Жесткоцепные линейные полиэлектролиты, в отличие от гибкоцепных, в растворе находятся в определенной конформации чаще всего стержнеобразной и имеют строго определенную архитектуру, что облегчает их исследование . Гибкоцепные полимеры в растворе принимают различные конформации например, спираль, клубок, глобула при этом часть ионогенных функциональных групп может находиться внутри макромолекулярного клубка, что делает их труднодоступными для дальнейших взаимодействий. Разветвленные полиэлектролиты представляют особый интерес. Полиэтиленимин, например, представляет собой уникальный пример разветвленные и линейные аналоги имеют совершенно различные свойства , . В зависимости от степени разветвленности свойства молекул изменяются при переходе от линейных полиэлектролитов к компактным наноструктурам разветвленной архитектуры. Для изучения разветвленных полиэлектролитов применялись различные теоретические подходы . Однако корреляция между топологией и свойствами полиэлектролитов не изучена подробно, изза трудностей синтеза полиэлектролитов с четкой регулярной разветвленной структурой с ионными или ионизующимися группами . В практическом приложении, разветвленные полиэлектролиты могут рассматриваться как предшественники или фрагменты полиэлектролитного геля. Растворы поликислот и полиоснований в последнее время привлекают особое внимание исследователей , что, повидимому, обусловлено возможностью управлять реакционной способностью таких полимеров с помощью внешних воздействий, обеспечивающих изменение размеров полиионов в растворе . Как и в ранних работах , изучение вязкости растворов полиэлектролитов до сих пор остается одним из основных инструментов экспериментального исследования физикохимических свойств макромолекул, несущих электрический заряд. Вискозиметрия является доступным и широко используемым методом определения молекулярных масс полимера и гидродинамического поведения макромолекул в растворе, благодаря простоте используемых приборов и экспериментальной производительности.