Термочувствительные полиэлектролитные гели : особенности перехода набухший-сколлапсированный гель

• Автор: Кожунова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Восприимчивые полимерные гели

1.2 1ТНИПА

1.3 Термочувствительные сополимеры

Взаимопроникающие и полувзаимогроникающие

I.5 Микрогели

ГЛАВА II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

II. 1 Объекты исследования

II. 1.1 Используемые вещества

II. 1.2 Гели на основе сополимеров
II.1.2.а Синтез сополимеров
II. 1.2.6 Методика приготовления образцов
II. 1.2.в Основные характеристики гелей
II. 1.3 Гели на основе полувзаимроникающих сеток
II. 1.3.а Синтез полуВПС
.1.3.6 Методика приготовления образцов
II. 1.3.в Основные характеристики гелей
II. 1.4 Микрогели на основе сополимеров
II. 1.4.а Синтез микрогелей
И. 1.4.6 Методика приготовления образцов
II.2 Методы исследования
.2.1 Фотометрические измерения
.2.2 Калориметрические измерения
.2.3 Электронная микроскопия
.2.4 Ядерномагнитный резонанс
.2.5 Динамическое светорассеяние
П.2.6 Г равиметрические измерения
II. 2.7 Термостатирование
ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Ш.1 Г ели на основе сополимеров НИЛА
III. 1.1 Набухание и термочувствительность
III. 1.2 Обратимость коллапса
III. 1.3 Калориметрические исследования
III.2 Гели на основе полувзаимопроникающих сеток
III.2.1 Особенности синтеза
1И.2.2 Кинетика набухания
1.2.3 Гермочувствительность и кинетика коллапса
1.2.4 Обратимость коллапса
Ш.З Микрогели на основе сополимеров
Ш.3.1 Особенности синтеза
Ш.З.2 Электронная микроскопия
Зависимость размера набухших микрогелей от Ш.З.З
температуры
1.3.4 ЯМРспектроскопия
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список работ, опубликованных по теме диссертации СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Благодарности
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Термо и чувствительные микрогели с контролируемыми свойствами возможно использовать для направленной доставки лекарственных препаратов, а также в оптических системах. Апробация работы. Результаты работы были доложены на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам Ломоносов Москва, Россия, па пятой Всероссийской Каргинской конференции Полимеры Москва, Россия, на ем Полимерном Конгрессе Макро Великобритания, на й Конференции Полимерные сетки Германия, на Международном симпозиуме МАИА Япония, на 9м Международном симпозиуме Полиэлектролиты Швейцария, на ой Международной конференции ИЮПАК Органическая физическая химия Великобритания. ГЛАВА I. Полимерный гель это совокупность полимерных цепей, химически иили физически сшитых между собой и образующих трехмерную структуру. Учитывая структуру полимерной матрицы, гели можно разделить на гомополимерные, сополимерные и гели па основе взаимопроникающих сеток. Существуют нейтральные полимерные гели, в состав которых входят незаряженные полимерные цепи, и полиэлектролитные гели, содержащие заряженные звенья и противоположно заряженные пизкомолекуляриые ионы противоионы 1. Среди основных физических факторов, влияющих на состояние нейтральных гелей можно назвать а некулоновские взаимодействия для водных систем это гидрофобные ассоциация неполярных органических групп, которая ведет к уменьшению количества контактов неполярных органических групп с молекулами воды и ВапдерВаальсовы взаимодействия б эластическая свободная энергия набухшей сетки 2. На состояние полиэлектролитиых гелей оказывают влияние и такие факторы, как а трансляционная энергия противоионов 6 кулоновские взаимодействия в ионная сила раствора 3, 4. Свойства восприимчивых полимеров существенно изменяются при незначительном варьировании условий внешней среды. Можно выделить три категории параметров внешней среды, вызывающих отклик восприимчивых систем химические , изменения химического состава, физические температура, механическое воздействие, магнитное поле, степень освещенности и биохимические стимулы ферменты, лиганды 5. Внешние условия влияют на межмолекулярные взаимодействия полимерных цепей друг с другом и с растворителем, что при определенных условиях приводит к фазовому переходу. В растворах восприимчивых полимеров наблюдается макроскопическое фазовое разделение 6. Любые конформационные изменения, происходящие на линейных участках макромолекул между сшивками восприимчивого геля, вызывают отклик в макромасштабах. Гели изменяют свою форму и размеры, механические, оптические и проводящие свойства 7. Таким образом, эти изменения можно напрямую фиксировать в макроскопических экспериментах, к примеру, наблюдать коллапс гелей. Коллапсом называется скачкообразное уменьшение равновесной степени набухания полимерной сетки при небольших изменениях внешних условий. Данное явление было теоретически предсказано К. Душеком в г. II. В работе А. Р. Хохлова показано, что коллапс геля вызван переходом клубокглобула в субцепях полимерной сетки. Термочувствительные полимеры и полимерные гели восприимчивы к температуре. Изменение температуры легко контролировать, многие процессы сопровождаются повышением или понижением температуры, поэтому исследование свойств термочувствительных систем имеет большое значение . Температуру фазового разделения раствора термочувствительного полимера называют критической температурой. Температуру перехода геля из набухшего состояния в сколлапсированное называют температурой объемного фазового перехода. В этой точке происходит микрофазиое разделение на области, обогащенные полимером, и области, обогащенные растворителем. Если разделение происходит выше критической температуры, то полимер полимерные субцепи характеризуется нижней критической температурой растворения ЫКТР, если ниже то верхней критической температурой растворения ВКТР . Среди ряда полимеров, обладающих термочувствительными свойствами по типу НКТР, одним из самых изученных является полиЫизопропилакриламид ПНИГТА . Первое наблюдение фазового перехода первого рода с изменением объема в незаряженном геле ПНИГ1А зафиксировали ученые И.