Композиционные водопоглощающие материалы на основе акриловых сополимеров и бентонитов

• Автор: Соловьев, Валерий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Введение.

1. Аналитический обзор

1.1 Синтез наполненных акриловых полимеров

1.2 Свойства наполненных полимерных композитов.

1.2.1 Сорбционные характеристики полимерных акриловых композитов

1.2.2 Физикомеханические свойства акриловых наполненных материалов

1.2.3 Термические свойства акриловых наполненных полимерных материалов

1.3 Основные направления применения модифицированных минеральными наполнителями акриловых гидрогелей

Выводы из аналитического обзора

Цели и задачи исследования.

2. Объекты и методы синтеза и исследования.

2.1 Объекты исследования при получении новых акриловых композиций
2.2 Методики синтеза акрилового гидрогеля и композитов на его основе
2.3 Исследование свойств новых акриловых водопоглощающих материалов
2.3.1 Исследование абсорбционных свойств новых композиционных материалов
2.3.2 Определение физикомеханических характеристик новых полимерных материалов.
2.3.3 Нахождение некоторых структурных параметров полимерной сетки.
2.3.4 Определение доли поглощенных ионов металла полимерными композитами
2.3.5 Определение энергии активации реакции
2.3.6 Определение горючести материалов методом керамической трубы
2.3.7 Исследование поверхности новых полимерных материалов сканирующей атомносиловой и зондовой микроскопией.
2.3.8 Исследование полимерных композитов методами эллипсо и рефрактометрии.
2.3.9 Использование методов спектрального анализа для изучения новых полимерных материалов
2.3. Исследование термических, характеристик новых композиций методами дериватографии и ДСК
2.3. Фрактальный анализ процесса набухания полимерных композиций.
3. Обсуждение результатов.
3.1 Влияние условий синтеза влагопоглощающих композитов на время начала гелеобразования
3.1.1 Влияние концентрации наполнителя на время начала
гелеобразования
3.1.2 Влияние концентрации инициатора на время начала
гелеобразования гидрогелевых бентонитсодержащих композиций
3.1.3 Влияние концентрации сшивающего агента на время начала гелеобразования полимерных композиций
3.1.4 Влияние температуры синтеза на время начала гелеобразования акриловых композиций.
3.2 Исследование сшитых акриловых композитов методом ИКспектроскопии.
3.3 Влияние условий синтеза на свойства бентонитсодержащих акриловых композиций
3.3.1 Влияние концентрации бентонита на сорбционные и физико
механические характеристики полимерных пленок.
3.3.2 Влияние концентрации инициатора на абсорбционные свойства полимерных композитов
3.3.3 Влияние концентрации сшивающего агента на абсорбционные свойства наполненных полиакриловых композитов
3.3.4 Влияние температуры синтеза на абсорбционные свойства полимерных композитов
3.4 Исследование набухания акриловых бентонитсодержащих пленок методом эллипсометрии.
3.5 Исследование поверхности наполненных полимерных бентонитсодержащих композитов.
3.6 Исследование горючести наполненных акриловых бентонитсодержащих композитов.
3.7 Исследование термической стабильности акриловых композитов
Выводы.
Список используемой литературы


Одним из наиболее эффективных способов получения акриловых композиций является свободнорадикальная трехмерная полимеризация. М концентрация мономера I концентрация инициатора персульфата аммония ПСА. В качестве инициаторов могут выступать свободные радикалы, окислительновосстановительные системы ОВС и разные виды облучения2,. Окислительновосстановительные системы содержат такие соединения, как тетраметилэтилендиамин в качестве восстановителя и ПСА в качестве инициатора2. В работе3 при синтезе гидрогеля на основе АА и АК, в которой находится в форме соли щелочного металла, в качестве инициирующей системы была использована ОВС сульфат аммония тетраметилэтилендиамин. Радикальную полимеризацию акриловых мономеров проводят в водной и органической средах, массе, суспензии или эмульсии И. Эмульсионную и суспензионную полимеризации используют тогда, когда необходимо получить частицы или капли гидрогеля. Эти способы обеспечивают контроль над распределением частиц гидрогеля по размерам, форме этих частиц. При суспензионной и эмульсионной полимеризации в водной среде используют такие защитные коллоиды, как поливиниловый спирт, производные целлюлозы. При работе с органической средой в качестве таких коллоидов выступают сложные эфиры сорбита и высших жирных кислот, сополимеры стирола или его алкилзамещенных производных. Растворитель оказывает существенное влияние на кинетику полимеризации и на природу образования продуктов реакции . Основными растворителями при синтезе сшитых влагопоглощающих акриловых полимеров служат вода, этанол или другие водноорганические смеси . Полимеризация в органическом растворителе имеет ряд преимуществ, так как позволяет избежать появления гелеобразной массы, для переработки которой используются дополнительные операции в технологическом процессе,. С другой стороны, полимеризацию в водной среде применяют для повышения скорости реакции полимеризации, а также улучшения абсорбционных характеристик полимеров . Многие работы говорят о том, что в последнее время предпочтение при полимеризации АК и ее солей отдают этим методам, например патенты , . Подбор условий проведения реакции температура, , давление и т. Синтез акриловых полимеров может быть произведен либо полимеризацией гидрофильных соединений, либо модификацией уже существующих гидрогелей. Полимеризация акриловой кислоты является реакцией экзотермической. Кинетические параметры реакции зависят от нескольких параметров, таких как , концентрация мономеров в смеси, концентрации инициатора. Оптимальной концентрацией мономеров является от массы раствора ,. Например, в патенте описан способ получения смол, сорбирующих воду, методом растворной полимеризации го водного раствора акриловой кислоты. Во время проведения реакции, акриловую кислоту подвергают частичной или полной нейтрализации. Это делается для понижения энергии активации системы,. Нейтрализацию проводят с помощью различных гидроксидов, например ОН, КОН, 1ЛОН . В работе 3 было обнаружено, что при полной нейтрализации кислоты, энергия активации больше, чем при частичной нейтрализации. В работе в рамках модификации гидрогелей на основе сополимеров метакриловой кислоты и метилмстакрилата исследована возможность замены гидроксида натрия для нейтрализации на биосовместимые аминокислоты основного характера аргинин, лизин применения в медицине. Сшивание с использованием мономеров с несколькими двойными связями. Чаше всего для образования полимерных сеток используют сшивающие агенты. В этом случае облегчается возможность регулирования параметров сетки. В качестве сшивающих агентов могут выступать различные вещества, содержащие двойные связи, например, дивинилбензол, метиленбисакриламид и др. Количество и природа сшивающих агентов влияет на плотность сшивки получаемой полимерной матрицы. Увеличение концентрации сшивающего агента изменяет гидрофобногидрофильный баланс и оказывает влияние на формирование надмолекулярной сетки. Известно, что существуют различия между идеальной и реальной плотностью сетки,. В реальных полимерных сетках существует ряд дефектов, которые обуславливают отклонение структуры от идеальной.