На правах рукописи ЖЕЛОНКИНА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА РАДИКАЛЬНАЯ СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ 2-АКРИЛАМИДО-2-МЕТИЛПРОПАНСУЛЬФОНАТА НАТРИЯ С N-ВИНИЛПИРРОЛИДОНОМ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук Казань – 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» (ГОУ ВПО «КГТУ») Научный руководитель Официальные оппоненты доктор химических наук, профессор Куренков Валерий Федорович. доктор химических наук, профессор Мягченков Виталий Алексеевич кандидат химических наук Антонович Ольга Анатольевна Ведущая организация Ярославский государственный технический университет, г. Ярославль Защита диссертации состоится “____”______________ 2008 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.01 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. <...> Водорастворимые полимеры 2-акриламидо-2метилпропансульфокислоты (Н-АМС) и N-винилпирролидона (ВП) обладают комплексом ценных свойств и находят широкое применение в различных отраслях науки, техники и в медицине. <...> Полимеры ВП имеют высокую комплексообразующую способностью, низкую токсичность и используются в качестве биологически активных веществ, сорбентов, флокулянтов и др. <...> Полимеры Н-АМС и ее солей характеризуются высокой загущающей и смазывающей способностью, гидролитической устойчивостью, термостабильностью и применяются в качестве флокулянтов, стабилизаторов, антистатических и антикоррозионных агентов. <...> Перспективными являются сополимеры Nа-соли Н-АМС с ВП, которые совмещают и усиливают полезные свойства индивидуальных полимеров. <...> При этом для различных назначений требуются сополимеры с различными молекулярными характеристиками. <...> С целью получения сополимеров с варьируемыми характеристиками и свойствами <...>
Радикальная_сополимеризация_2-акриламидо-2метилпропансульфоната_натрия_с_n-винилпирролидоном_в_различных_средах.pdf
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Водорастворимые полимеры 2-акриламидо-2метилпропансульфокислоты
(Н-АМС) и N-винилпирролидона (ВП) обладают
комплексом ценных свойств и находят широкое применение в различных
отраслях науки, техники и в медицине. Полимеры ВП имеют высокую
комплексообразующую способностью, низкую токсичность и используются в
качестве биологически активных веществ, сорбентов, флокулянтов и др.
Полимеры Н-АМС и ее солей характеризуются высокой загущающей и
смазывающей
способностью,
гидролитической
устойчивостью,
термостабильностью и применяются в качестве флокулянтов, стабилизаторов,
антистатических и антикоррозионных агентов. Перспективными являются
сополимеры Nа-соли Н-АМС с ВП, которые совмещают и усиливают полезные
свойства индивидуальных полимеров. При этом для различных назначений
требуются сополимеры с различными молекулярными характеристиками. С
целью получения сополимеров с варьируемыми характеристиками и
свойствами актуальным является управление процессами синтеза сополимеров
в различных средах.
Как показано при полимеризации слабых (работы Кабанова В.А.,
Топчиева Д.А.) и сильных непредельных электролитов (работы Куренкова В.Ф.
и Мягченкова В.А.), а также N-винильных мономеров (работы Громова В.Ф.,
Кирша Ю.Э., Лаврова Н.А. и др.), природа реакционной среды значительно
влияет на кинетические параметры полимеризации и характеристики
образующихся полимеров. Это вызвано изменением реакционной способности
мономеров вследствие сольватации, комплексообразования, ионизации и
межмолекулярных взаимодействий в реакционной среде. В связи с этим
совместная полимеризация ионогенных и N-винильных мономеров носит
осложненный характер, что обуславливает
актуальность изучения
закономерностей осложненной сополимеризации Nа-АМС с ВП в различных
средах. Актуальным также является поиск возможных путей применения и
изучение ранее не охарактеризованных свойств полученных сополимеров.
Работа выполнена в соответствии с Программами развития приоритетных
направлений науки в Республике Татарстан на 2001-2005 гг. [гранды 07-7.1104/2003,
2004].
Целью работы является изучение основных закономерностей и
специфических особенностей радикальной сополимеризации Nа-АМС с ВП в
водных, водно-солевых, водно-органических средах, с учетом состояния
ионогенных групп мономера и полимера в различных средах, характера
электростатических
взаимодействий
реагирующих
комплексообразования между сомономерами и сольватации мономеров
растворителем; определение возможности осуществления направленного
синтеза сополимеров путем варьирования параметров реакционной среды, а
также оценка свойств образующихся сополимеров.
3
частиц,
Стр.3
В соответствии с поставленной целью предстояло решить следующие
задачи:
- выявить влияние ионной силы растворов на сополимеризацию в воде и в
водно-солевых растворах;
- установить кинетические
закономерности сополимеризации в
органических (ДМСО, ДМФА) и водно-органических (ДМФА, метанол, этанол,
изопропанол) средах различного состава;
- оценить устойчивость к фазовому разделению сополимеров в водносолевых
растворах;
- выявить возможность стабилизации суспензии каолина сополимерами в
зависимости от их молекулярных характеристик и добавок низкомолекулярных
солей;
- оценить термические,
антистатические,
адгезионные
свойства
сополимеров и их полимер-полимерных комплексов с промышленными
сополимерами метакриловой кислоты и метилметакрилата, а также стирола с
малеиновым ангидридом;
- оценить электретные свойства пленочных покрытий из сополимеров NаАМС
с ВП на полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) подложке.
Научная новизна. Впервые установлены кинетические закономерности
осложненных процессов радикальной сополимеризации Nа-АМС с ВП в
водных, водно-солевых и водно-органических средах с учетом состояния
ионогенных групп мономеров и сополимеров в исследуемых средах,
определяющих характер электростатических взаимодействий реагирующих
частиц, а также комплексообразования и сольватации мономеров, влияющих на
их реакционную способность. Установлена взаимосвязь кинетических
параметров сополимеризации и характеристик образующихся сополимеров от
условий проведения синтеза, что может быть использовано для
целенаправленного получения сополимеров с различными характеристиками и
свойствами.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- установлена возможность получения сополимеров Nа-АМС с ВП с
различными характеристиками (молекулярной массой, химическим составом) и
высоким выходом путем варьирования природы реакционной среды;
- показана высокая устойчивость сополимеров Nа-АМС с ВП к фазовому
разделению в водных растворах СаСI2, МgСI2 и NаСI при 20-1000С;
- показано, что в области концентраций (2,5-32)·10-3 мас.% сополимеры NаАМС
с ВП являются эффективными стабилизаторами суспензий каолина;
- установлена высокая термостойкость полученных сополимеров и их
комплексов с промышленными сополимерами МАК с ММА и Ст с МА, что
определяет возможность их применения при высоких температурах;
- выявлена возможность использования сополимеров Nа-АМС с ВП и ППК на
их основе в качестве адгезионных и антистатических покрытий на подложках
различных промышленных полимеров, а также пропиточных составов для
бумаги;
4
Стр.4