Тетразолилакрилатные сшитые сополимеры в качестве термостойких сорбентов водных растворов поливалентных металлов

• Автор: Кабакова, Марина Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Введение

1. ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Синтез акриловых гидрогелей.

1.1.1. Особенности синтеза акриловых супсрвлагоабсорбентов радикальной полимеризацией в водной среде

1.1.2. Функциональная модификация акриловых гидрогелей.

1.2. Винилтетразолы как сомономеры сшитых акриловых полимеров.

1.2.1. Особенности синтеза полиСвинилтетразолов

1.2.2. Сополимеризация 5внпилтетразолов.

1.3. Свойства полиэлектролитных гидрогелей

1.3.1. Влияние природы мономеров и условий сингеза на свойства абсорбентов.

1.3.2. Изменение абсорбционных и деформационнопрочностных характеристик акриловых ыщрогелей под воздействием внешних условий.
1.3.2.1. Влияние
1.3.2.2. Влияние температуры.
1.3.2.3. Воздействие ионной силы раствора
1.4. Области применения акриловых сополимеров и гидрогелей на их основе
Выводы из аналитического обзора главы 1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования.
2.1.1. Тстразол ил акрил атный гидрогель.
2.1.2. Композиции на основе тстразолилакрилатного сшитого сополимера и стекляных микросфер
2.2. Методы синтеза и исследования тетразолнлакрилатного сшитого
сополимера.
2.2.1. Методика получения тетразолсодержащего сшитого сополимера
2.2.2. Определение значения равновесной степени набухания гравиметрическим методом .
2.2.3. Оценка погрешности измерений
2.2.4. Расчет кинетических параметров набухания .
2.2.5. Определение количества золь фракции в сетчатом сополимере.
2.2.6. Изучение абсорбционных свойств гидрогелей сиектрофотомстричсским методом
2.2.7. Изучение способности абсорбента к поглощению ионов переходных металлов рентгенофлуоресцентным методом.
2.2.8. Термогравиметрический анализ сополимеров и композиций.
2.2.9. Исследование гидрогелей методами дифференциальной сканирующей калориметрии
2.2Определеннс деформационнопрочностных характеристик сшитых
сополимеров и композиций.
2.2Расчет энергии активации реакции радикальной сополимеризации тетразолсодсржащего акрилового гидрогеля
2.2Исслсдование структуры сшитых сополимеров и композиций методами конфокальной микроскопии.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние условий синтеза на кинетические параметры реакции радикальной
сополимеризации и свойства тстразолилакрилатного гидрогеля.
3.1.1. Влияние концентрации инициатора на время гелсобразования и свойства гидрогелей.
3.1.2. Влияние продолжительности реакции на выход сополимера.
3.1.3. Влияние температуры синтеза на время гелеобразования и свойства гидрогелей
3.1.4. Влияние степени нейтрализации акриловой кислоты и 5винилтетразола на свойства абсорбентов
3.2. Влияние концентрации сшивающего агента на абсорбционную способность
гидрогелей и время гелеобразования.
3.3. Влияние концентрации ВТ на на абсорбционную способность гидрогелей и время гелеобразования.
3.4. Влияние состава мономерной смеси и концентрации сшивающего агента на количество золь фракции сшитых сополимеров
3.5. .Изучение деформационнопрочностных характеристик сополимера
3.6. .Исследование влияния состава сшитою сополимера на температуру дегидратации гидрогеля .
3.7. Влияние наполнителя на свойства тетразол ил акрил атных гидрогелей
3.7.1. Влияние наполнителя на абсорбционные и деформационнопрочностные свойства тетразолнпакрилатных гидрогелей .
3.7.2. Влияние наполнителя на температуру дегидратации тетразолилакрилатных сшитых сополимеров
3.8. Взаимодействие тетразолилакрилатных гидрогелей с водными растворами электролитов
3.8.1. Набухание в растворах солей моновалентных металлов ЫаС1.
Влияние ионной силы раствора на равновесную степень набухания гидрогелей
3.8.2. Исследование абсорбционных свойств тетразолилакрилатных гидрогелей в водных растворах солей поливалентных металлов.
3.8.3. Характерные особенности набухания тетразолсодержащих акриловых гидрогелей в растворах электролитов .
3.9. Изучение кинетики набухания тетразолилакрилатных гидрогелей .
3.9.1. Набухание в дистиллированной воде.
3.9.2. Набухание в растворах солей поливалентных металлов
З.Ю.Термочувствительиость тетразолсодержащих акриловых гидрогелей
.Влияние температуры на степень равновесного набухания гидрогелей .
.Термоустойчивость тетразолсодержащих акриловых гидрогелей в циклическом процессе набуханиесушка .
3Исследование воздействия времени хранения на свойства сшитых
сополимеров
.Зависимость влажности суперабсорбентов от времени хранения
.Изменение абсорбционных свойств сополимеров при хранении
.Изменение деформационнопрочноегных характеристик сшитых сополимеров при хранении .
3Перспективные направления практического использования
тетразолсодержащих акриловых гидрогелей
Выводы из главы
Выводы .
Список сокращений.
Список использованной литературы


В качестве полифункциональных агентов используют полиглицидиловые эфиры полиолов такие как диглицидиловые эфиры гликолей, триглицидиловые эфиры глицерина, а так же глиоксаль, эпихлоргидрин , , . Как сшивающий агент применяется и комплекс ЭДТАполивалентный ион металла . Количество и природа сшивающего агента определяют структурные параметры сетки и плотность сшивания ГГ. Изменение концентрации сшивателя и длины алифатического участка молекулы сшивающего агента приводит к изменению плотности сетки. Взаимодействие звеньев сшивающего агшгга между собой, возрастающее с увеличением концентрации или длины алифатического участка, изменяет гидрофобногидрофильный баланс полимерной системы и оказывает существенное влияние на формирование надмолекулярной структуры . Эффективность сшивки зависит не только от соотношения мономерсшивающий агент, но и от их концентрации в растворе 8, . В последнее время в качестве сшивающего агстгга широко используется МБАА , , . Литературные данные указывают на существенное различие между идеальной и реальной плотностью сетки 8, , рис. Основные причины таких отклонений заложены в особенностях механизма образования сетки, который зависит от типа реакции сшивания, условий синеза, реакционной способности компонентов, образующих сстку. Различная реакционная способность АК и сшивающего агента приводит к блокам из звеньев сшивателя, низкая активность боковых двойных связей, например, МБАА приводит к образованию внутримолекулярных циклов. Рисунок 1. В сетка с мультифункциональными узлами сшивки С молекулярные зацепления. М с средняя молекулярная масса между узлами сшивки. Рисунок 1. Дефекты сшитой структуры сетки О непрорсагировавшие функциональные группы концы Е петли цепи. Большая доля подвешенных двойных связей сшивающего агшгга расходуется на образование дивинильных петель иили первичную циклизацию особенно при средних значениях , когда концентрация акрилатаниона относительно высока, агрегацию сшивателя . Эти процессы приводят к образованию областей нсгомогенности и гетерогенности. Указывается , , что фазовое разделение в процессе сшивания проявляется в виде микро или макросинсрезиса. В первом случае, фаза раствора в виде отдельных капель выделяется из гелевой фазы, в то время как во втором случае, выделенные капли раствора объединяются, создавая жидкую фазу. В обоих случаях, после полной конверсии мономеров, образуются две фазовые системы гель и раствор. В зависимости от условий полимеризации фазовое разделение может произойти до процесса макрогелеобразовання. В этом случае, цепи полимера осаждаются из раствора и агломерируют в кластеры различных размеров. Если размеры объединяющихся между собой кластеров достигают размеров реактора, то в реакционной системе образуется гетерогенный гель. В работе предлагается механизм свободнорадикальной полимеризации системы АКМБАА. Анализ конверсии в гельточке и соотношение между модулем эластичности и степенью набухания показывают значительное отклонение системы от идеальной модели и низкую эффективность МБАА как сшивающего агента, поэтому в композициях для СВА использование концентрации МБАА менее 0. Известно так же , что гомогенные гидрогели образуются при концентрации МБАА не выше мас. Область концентрации сшивателя выше мас оказывается критической для гидрогелей, поскольку возрастает гетерогенность и степень се влияния на конечную струк1уру 1лей, что приводит к резкому изменению физических свойств материала. Кинетика свободнорадикальной полимеризации АК или ее производных зависит от , ионной силы, температуры реакционной смеси, а так же конформации полиэлектролитных молекул в растворе, на которую оказывают влияние, в свою очередь, диссоциация, специфическое и неспецифическое связывание ионов, электростатическое и гидрофобное взаимодсйствия, и т. Повышение от 1 до 6 резко снижает степень полимеризации АК, в то время как при дальнейшем увеличении степень полимеризации значительно повышается, при она минимальна. Степень полимеризации увеличивается так же при увеличении ионной силы реакционной смеси.