Тетразолсодержащие акриловые гидрогели

• Автор: Игрунова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 .Особенности получения иолиакрилатных гидрогелей

1Л Л. Мономеры для синтеза гидрогелей .

1.1.2. Методы получения гидрогелей

1Л.З. Процесс образования сеток и формирование надмолекулярной структуры

1.1.4. Теоретические подходы к описанию процесса набухания акриловых гидрогелей в растворах электролитов

1.1.5. Способы повышения прочности акриловых суперабсорбентов

1.2. Супервлагоабсорбенты на основе акриловой кислоты

1.2.1. Акриловые абсорбенты, получаемые полимеризацией

в водном растворе
1.2.2. Акриловые абсорбенты, получаемые суспензионной полимеризацией
1.3. Кинетические особенности процесса образования гидрогелей на основе акриловой кислоты в водном растворе и в суспензии
1.4. Функциональная модификация акриловых суперабсорбентов
1.4.1. Сульфопроизводные как модификаторы
1.4.2. Фосфиновые соединения как модификаторы
1.4.3. Аллильные производные, амиды и другие соединения
как модификаторы
1.4.4. Кремнийорганические соединения силоксаны
как модификаторы
1.4.5. Гетероциклические соединения,
в том числе тетразолы, как модификаторы
1.5. Особенности полимеризации ненасыщенных производных тетразола
1.5.1. Реакционная способность винилттразолов
в полимеризации
1.5.2. Особенности полимеризации винилтетразолов
1.5.3. Сополимеризация винилтетразолов
1.5.4. Комплексообразующая способность
тетразолсодержащих полимеров
1.6. Аспекты практического применения акриловых абсорбентов Выводы из аналитического обзора главы 1
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Получение тетразолсодержащего акрилового гидрогеля
2.1.2. Исследование процесса набухания гидрогелей
2.2. Методы исследования
2.2.1. Методика получения гидрогеля
2.2.2. Определение выхода сополимера
2.2.3. Определение значения степени равновесного набухания гравиметрическим методом .
2.2.4. Измерение кинетики набухания гидрогелей.
Расчет кинетических параметров набухания
2.2.5. Определение количества зольфракции в сетчатом сополимере
2.2.6. Изучение строения сополимеров
методами спектроскопии
2.2.7. Термоокислительный анализ сополимеров
2.2.8. Определение деформационнопрочностных характеристик гидрогелевых пленок
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние условий синтеза модифицированного акрилового гидрогеля на его свойства
3.1.1. Влияние концентрации инициатора на время гелеобразования и свойства гидрогелей
3.1.2. Влияние температуры реакции на время гелеобразования и свойства гидрогеля
3.1.3. Влияние продолжительности реакции
на выход сополимера
3.1.4. Влияние степени нейтрализации акриловой кислоты
на свойства абсорбентов
3.2. Исследование строения гидрогелей методами спектроскопии
3.3. Влияние концентрации МВТ и МБАА на протекание гелеобразования и абсорбционную способность гидрогелей
3.4. Влияние концентрации низкомолекулярного винилсилоксанового каучука на свойства абсорбентов
3.5. Влияние наполнителей на свойства акриловых гидрогелей
3.5.1. Модифицированные фуллереном пленки
на основе акрилового гидрогеля
3.5.2. Наполненные стеклосферами пленки
на основе акрилового гидрогеля
3.6. Влияние добавок различных электролитов на равновесную степень набухания гидрогелей
3.6.1. Набухание в растворах солей одновалентных металлов С1. Влияние ионной силы раствора на степень равновесного набухания гидрогеля
3.6.2. Влияние среды на степень равновесного набухания гидрогелей
3.6.3. Набухание в растворах солей поливалентных металлов СиС, С, СоС. Влияние концентрации соли на степень равновесного набухания гидрогеля
3.6.4. Характерные особенности набухания тетразолсодержащих акриловых гидрогелей
3.7. Изучение скорости набухания тетразолсодержащих акриловых абсорбентов
3.7.1. Набухание в дистиллированной воде
3.7.2. Набухание в растворах солей поливалентных металлов
3.8. Термочувствительность тетразолсодержащих
акриловых гидрогелей
3.8.1. Изучение термоокислительной деструкции
новых сополимеров
3.8.2. Влияние температуры на степень
равновесного набухания гидрогелей
3.8.3. Влияние температуры сушки
на абсорбционную способность гидрогелей
3.8.4. Термоустойчивость тетразолсодержащих акриловых гидрогелей в циклическом процессе набухание сушка
3.8.5. Влияние времени хранения гелей на свойства
набухших абсорбентов
3.9. Нахождение некоторых структурных параметров сетки
3 Перспективные направления практического использования тетразолсодержащих акриловых гидрогелей
Выводы из ГЛАВЫ 3
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Типичными растворителями являются вода, этанол, водноэтанольная смесь и бензиловый спирт. Эмульсионная и суспензионная полимеризация используется, когда требуегся получить частицы или капли гидрогеля микросферы. Последние способы дают преимущественный контроль над размером, формой и распределением частиц гидрогеля по размерам. При суспензионной и эмульсионной полимеризации в водной среде могут быть использованы такие защитные коллоиды, как поливиниловый спирт или производные целлюлозы, а в органической среде сложные эфиры сорбита и высших жирных кислот, сополимеры стирола или его алкилзамещенных производных. Для диспергирования исходных мономеров преимущественно употребляются анионогенные или неионогенные ПАВ алкиларилсульфонаты, сульфатированныс оксиэтилированные спирты и фенолы, блоксополимеры этиленоксида и пропиленоксида . Предпочтительным процессом является взаимодействие мономеров со сшивающими агентами, поскольку при этом облегчается регулирование плотности сетки. В качестве сшивателя преимущественно применяется этиленгликольдиметакрилат, дивинилбензол, аллилглицидиловый эфир, МЫ метиленбисакриламид МБ А А и др. Вместо сшивающих мономеров можно использовать полифункциональные агенты, в частности, полиглицидиловые эфиры полиолов диглицидиловые эфиры гликолей, триглицидиловые эфиры глицерина, глиоксаль, эпихлоргидрин . Как сшивающий агент применяется и комплекс ЭДТАполивалентный ион металла. Гидрогели, полученные при использовании в качестве сшивающего агента МБАА, являются моделями в физических исследованиях. Плотность сшивания и структурные параметры сетки, а следовательно, физикохимические свойства гидрогелей изменяются при варьировании количества МБАА в мономерной смеси. Обычно концентрация МБАА в мономерной смеси составляет мас. Анализ данных показывает значительное различие между идеальной и реальной плотностью сетки, полученной на основе МБАА, что указывает на ее топологическую неоднородность рис. Прежде всего, оценка молекулярной массы между узлами сетки Мс, рассчитанная из данных по набуханию или измерений модуля эластичности, возможна только в концентрированных гелях с очень низкой фракцией МБАА. Одна из причин этого в образовании особой гетерогенной структуры при формировании гидрогелей в области высоких концентраций МБАА. Известно, что гомогенные гидрогели образуются только при концентрации МБАА не выше мас. Рис. Механизм свободнорадикальной полимеризации акриловой кислоты и метиленбисакриламида. Серия публикаций проясняет механизм свободнорадикальной полимеризации системы ААМБАА. Анализ конверсии в гельточке и соотношение между модулем эластичности и набуханием показывает значительное отклонение системы от идеальной модели и низкую эффективность МБАА как сшивающего агента. В связи с этим в композициях для супервлагоабсорбеитов использование очень низкой менее 0. МБАА является нежелательным . Работы по изучению механизма полимеризации АК и МБАА немногочисленны . Следует отметить, что полимеризация в концентрированных водных растворах до мас. С , . Многие физикохимические свойства гелей непосредственно связаны с условиями их получения. Например, водопоглощение геля уменьшается с повышением температуры полимеризации и увеличением концентрации инициатора, но возрастает пропорционально степени разбавления исходной системы по мономеру . Последнее вызвано тем, что с ростом общей концентрации мономеров повышается вероятность образования межмолекулярных сшивок, а не внутримолекулярных петель . Отмечается, что активатор, например ТМЭД, оказывает существенное влияние на структуру и свойства геля, и его изменением удается регулировать индукционный период реакции . Структурные параметры гидрогелевых систем частоту сетки, пористость, распределение пор по размерам можно регулировать и путем использования сшивающих агентов различной химической природы. Изучение влияния алкиленбисакриламидов на структуру сетки показывает, что увеличение длины развязки между двойными связями в молекуле сшивателя приводит к изменению плотности сетки и вызывает увеличение степени набухания.