Особливості формування структури лінійних полімерів в умовах обмежень об’єму, що накладаються тривимірною сіткою - Автореферат

Виявлення звязку кінетичних параметрів утворення лінійних складових послідовних напів-ВПС з їх молекулярно-масовим розподілом, густиною зшивки матричної полімерної сітки та їх фізичними властивостями не проводилося. Метою роботи є встановлення закономірностей формування структури лінійного полімеру в умовах обмежень обєму, що накладаються тривимірною сіткою, та впливу її густини зшивки на мікрофазову структуру, вязкопружні та теплофізичні властивості послідовних напів-ВПС. Вирішувалися такі завдання: - розроблення комплексного підходу до вивчення закономірностей формування полімерних молекул у внутрішньосітковому просторі шляхом проведення в ньому полімеризації мономерів різної хімічної природи та шляхом введення у внутрішньосітковий обєм молекул природних лінійних полімерів; Предметом дослідження були сітчасті поліуретани (ПУ) на основі триізоціанатного адукту та поліоксипропіленгліколів (ПОПГ) і поліетиленгліколів (ПЕГ) різної молекулярної маси; напів-ВПС на основі сітчастих ПУ та полістиролу (ПС), полібутилметакрилату (ПБМА) і поліметакрилової кислоти (ПМАК), отриманих шляхом полімеризації мономерів в обємі ПУ сітки; напів-ВПС на основі гідрофільних ПУ та природних лінійних полімерів: желатини (Ж) і карбоксиметилцелюлози (КМЦ), отриманих шляхом введення природних лінійних полімерів у вигляді їх розчинів. Наукова новизна полягає у тому, що в роботі вперше проведено комплексні дослідження з встановлення закономірностей утворення структури лінійних полімерів в умовах обмежень, обумовлених тривимірною сіткою, при синтезі послідовних напів-ВПС.У даному розділі розглянуто вплив просторових обмежень на особливості формування послідовних напів-ВПС на основі сітчастого ПУ гідрофобної та гідрофільної природи і лінійних ПС, ПБМА та ПМАК, одержаних шляхом рівноважного набухання ПУ сітки в мономерах з подальшою їх полімеризацією, а також напів-ВПС шляхом набухання гідрофільних ПУ сіток у водних розчинах природних полімерів. Схематично ПУ можна представити таким чином: Полімеризація мономерів в обємі набухлих ПУ сіток проводилася при 60°С в інертній атмосфері аргону в присутності ініціатора радикальної полімеризації 2,2"-азо-біс-ізобутиронітрилу, концентрація якого становила для стиролу (Ст) 0,05 моль/л, для бутилметакрилату (БМА) 0,025 моль/л і для метакрилової кислоти (МАК) 0,075 моль/л. Оскільки визначальним кількісним параметром вмісту лінійного компонента в послідовних напів-ВПС, введеного в результаті набухання ПУ сітки в мономері, є густина зшивки матриці та її здатність до набухання, було визначено основні параметри вихідих сіток: середню молекулярну масу відрізків ланцюгів між вузлами зшивок (Мс) (за методом Флорі-Ренера), а також константи полімеризації ПУ сітки (Кр) (табл. Результати дослідження процесу набухання ПУ сіток в мономерах Ст та БМА показали, що ступінь рівноважного набухання ПУ сіток (q Ст, q БМА) симбатно залежить від їх Мс. Для ПУ сіток на основі ПОПГ (2000, 1000, 500) аа МАК змінюється відносно полімеризації чистої МАК незначно, а для ряду на основі ПЕГ (10000, 6000, 4500) величина аа зростає зі зменшенням Мс сіток, однак залишається меншою в 4-5 разів відносно полімеризації МАК у блоці.Аналіз літературних даних показав, що проблема впливу просторових обмежень, що накладаються тривимірною сіткою, на закономірності формування лінійних полімерів практично не вивчалася. Вперше, застосовуючи комплексний підхід, вивчено процеси формування лінійних полімерів в просторі, обмеженому тривимірною сіткою різної густини зшивки та встановлено основні закономірності утворення структури таких послідовних напів-ВПС. Вперше встановлено, що при реакційному формуванні лінійних полімерів (полістирол, полібутилметакрилат, поліметакрилова кислота) в обємі комірок поліуретанової сітки зміна кінетичних параметрів їх полімеризації та молекулярно-масових характеристик знаходиться в залежності від густини зшивки матричної сітки, співвідношення компонентів в системі та їх хімічної природи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Аналіз літературних даних показав, що проблема впливу просторових обмежень, що накладаються тривимірною сіткою, на закономірності формування лінійних полімерів практично не вивчалася. Тому, встановлення звязку кінетичних параметрів утворення лінійних складових у послідовних напів-ВПС з їх молекулярно-масовим розподілом, густиною зшивки матричної сітки, природою компонентів, мікрофазовою структурою і фізико-хімічними властивостями отриманих послідовних напів-ВПС є актуальним.

Вперше, застосовуючи комплексний підхід, вивчено процеси формування лінійних полімерів в просторі, обмеженому тривимірною сіткою різної густини зшивки та встановлено основні закономірності утворення структури таких послідовних напів-ВПС.

Вперше встановлено, що при реакційному формуванні лінійних полімерів (полістирол, полібутилметакрилат, поліметакрилова кислота) в обємі комірок поліуретанової сітки зміна кінетичних параметрів їх полімеризації та молекулярно-масових характеристик знаходиться в залежності від густини зшивки матричної сітки, співвідношення компонентів в системі та їх хімічної природи.

Показано, що при зміні природи поліетерної складової поліуретанової сітки і значному збільшенні внутрішньосіткового простору основні кінетичні закономірності утворення лінійних полімерів метакрилатного ряду зберігаються.

При дослідженні структурно-морфологічних особливостей послідовних напів-ВПС встановлено два ієрархічні рівні гетерогенності, які відповідають різним етапам спінодального розпаду. Виявлено, що збільшення просторових обмежень поглиблює мікрофазове розділення.

Показано, що релаксаційні властивості напів-ВПС і ступінь сегрегації компонентів значною мірою визначаються густиною зшивки матричної сітки, що надає можливість цілеспрямованого регулювання сумісності компонентів послідовних напів-ВПС шляхом варіювання цього параметру сітки.

Встановлено, що при одержанні послідовних напів-ВПС шляхом набухання гідрофільних ПУ сіток у водних розчинах природних лінійних полімерів ступінь набухання, і, відповідно, вміст природного компонента в напів-ВПС залежить від густини зшивки ПУ сіток. В результаті цього змінюються теплофізичні характеристики і рівень електричної провідності систем в цілому.

Lipatov Y.S., Alekseeva T.T., Sorochinska L.A., Dudarenko G.V. Confinement effects on the kinetics of formation of sequential semi-interpenetrating polymer networks // Polymer Bulletin. - 2008. - Vol. 59, № 6. - Р. 739-747.

Дисертантка брала участь в плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті.

Игнатова Т.Д., Липатов Ю.С., Алексеева Т.Т., Сорочинская Л.А. Влияние пространственных ограничений на микрофазовое разделение в последовательных полу-ВПС // Доповіді НАН України. -2007. - № 11. - С. 135-139.

Дисертантка брала участь в підготовці зразків для проведення експериментальних досліджень, обробці та аналізі отриманих даних.

Алексеева Т.Т., Сорочинская Л.А. Влияние пространственных ограничений на кинетику образования полиметакриловой кислоты в составе полу-ВПС // Полімерний журнал. - 2007. - Т. 29, № 2. - С. 122-125.

Дисертантці належить участь в проведенні експерименту, інтерпретації та аналізі експериментальних даних, оформленні статті.

Alekseeva T.T., Sorochinskaya L.A., Dudarenko G.V., Lipatov Y.S. Effects of Confinement on the Kinetics of Formation of Sequential semi-IPNS // Macromolecular Symposia. - 2007. - Vol. 254. - Р. 146-152.

Особистий внесок дисертанта полягає в проведенні експерименту, аналізі експериментальних даних, оформленні статті.

Протасеня Л.А., Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С., Грищук С.И., Яровая Н.В. Влияние молекулярной массы олигомерной компоненты на структуру полу-ВПС // Український хімічний журнал. - 2007. - Т. 73, №4. - С. 117-121.

Дисертантці належить участь в плануванні і проведенні експериментальних досліджень, інтерпретації та аналізі отриманих даних, оформленні статті.

Липатов Ю.С., Протасеня Л.А., Алексеева Т.Т., Яровая Н.В., Грищук С.И. Гидрогели полу-взаимопроникающих полимерных сеток на основе полиуретанов и природных полимеров // Доповіді НАН України. - 2006. - №5 - С. 130-136.

Особистий внесок дисертанта полягає в проведенні експерименту, обробці та аналізі отриманих результатів, підготовці та оформленні статті.

Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С., Протасеня Л.А., Дударенко Г.В., Грищук С.И. Роль пространственных ограничений в синтезе полу-ВПС // Вопросых химии и химической технологи. - 2006. - №6. - С. 108-114.

Особистий внесок дисертанта полягає в проведенні експериментальних досліджень, обробці отриманих даних, підготовці та оформленні статті.

Протасеня Л.А., Грищук С.І., Грищук О.І., Грищук Л.Ю. Вплив обмеженого простору тривимірної сітки модифікованих поліуретанових ксерогелів на їх структуру та властивості // ІІІ Всеукраїнська конференція молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. Тези доповідей. - Харків. - 2005. - С. 68.

Протасеня Л.А., Ліпатов Ю.С., Алексєєва Т.Т. Особливості формування напів-ВПС на основі сітчастих поліуретанів та лінійного полістиролу при послідовному способі тверднення // Десята наукова конференція: "Львівські хімічні читання-2005". Збірник наукових праць. - Львів. -2005. - С. Ф24.

Алексеева Т.Т., Протасеня Л.А., Яровая Н.В., Липатов Ю.С. Взаимопроникающие гидрогели на основе полиуретановых сеток, отличающихся ММ олигомерной компоненты // Девятая международная конференция по химии и физикохимии олигомеров: "Олигомеры-2005". Тезисы докладов. - Одеса. - 2005. - С. 138.

Alekseeva T. T., Protasenya L.A., Lipatov Y.S. Interpenetrating polymer networks hydrogels based on polyurethane // 44th Microsymposium: “Polymer gels and networks”. Programme booklet. - Prague, Czech Republic.- 2005. - P. 93.

Protasenia L., Grishchuk S., Alekseeva T., Lipatov Yu., Grishchuk L. Kinetics of formation of IPNS based on poly(urethane) and polystyrene // Третя спільна наукова конференція з хімії. Тези доповідей. - Київ. - 2005. - С. 79.

Протасеня Л.А., Фоменко А.А., Грищук С.И. Структура и свойства гидрогелевых полу-ВПС на основе полиуретанов и природных полимеров // І Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології. Збірка тез доповідей учасників. - Київ. - 2006. - С. 74.

Alekseeva T.T., Protasenya L.A., Lipatov Yu.S. Sequential IPNS based on crosslinked polyurethane and linear polymers of the different chemical nature // Baltic polymer symposium. Programme and proceedings. - Riga, Latvia. - 2006. - Р. 14.

Alekseeva T.T., Sorochinskaya L.A., Babkina N.V., Yarovaya N.V. Hybrid materials based on sequential semi-interpenetrating polymer networks // 9th International conference on frontiers of polymers and advanced materials. Book of Abstracts. - Cracow, Poland. - 2007. - Р. 292.

Alekseeva T.T., Sorochinskaya L.A., Dudarenko G.V., Lipatov Y.S. Effects of Confinement on the Kinetics of Formation of Sequential semi-IPNS // 3rd International Symposium: “Reactive polymers in Homogeneous Systems, in Melts, and at Interfaces”. Abstract Book. - Germany, Dresden. - 2007. - Р. Р1 44.

Алексеева Т.Т., Сорочинская Л.А., Яровая Н.В., Липатов Ю.С. Особенности кинетики полимеризации метакриловой кислоты в составе последовательных полу-ВПС и их теплофизические свойства. // XI Українська конференція з високомолекулярних сполук. Тези доповідей. - Дніпропетровськ. - 2007. - С. 38.

Гомза Ю. П., Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С., Клепко В.В., Сорочинская Л.А., Несин С.Д. Особенности формирования микрогетерогенной структуры последовательных полу-ВПС на основе сетчатого полиуретана и полистирола // XI Українська конференція з високомолекулярних сполук. Тези доповідей. - Дніпропетровськ. - 2007. - С. 68.

Бабкіна Н.В., Ліпатов Ю.С., Алексєєва Т.Т., Сорочинська Л.А., Дацюк Ю.І. Вплив обмеження внутрішньосіткового простору на релаксаційні властивості напіввзаємопроникних полімерних сіток // XI Українська конференція з високомолекулярних сполук. Тези доповідей. - Дніпропетровськ. - 2007. - С.71.