Полімерні четвертинні амонієві солі та їх властивості у фотографічних системах - Автореферат

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОЛІМЕРНІ ЧЕТВЕРТИННІ АМОНІЄВІ СОЛІРобота виконана на кафедрі переробки пластмас та технології фото-та поліграфічних матеріалів Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор, Бурмістр Михайло Васильович, Український державний хіміко-технологічний університет, ректор, завідувач кафедри переробки пластмас та технології фото-та поліграфічних матеріалів, м. Донецьк кандидат хімічних наук, доцент, Черваков Олег Вікторович, Український державний хіміко-технологічний університет, докторант кафедри хімічної технології високомолекулярних сполук, м. Захист відбудеться 24.10.2002 р. о 15-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.03 при Українському державному хіміко-технологічному університеті (49005, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету (49005, м.Серед водорозчинних полімерів особливою увагою користуються полімерні четвертинні амонієві солі (ПЧАС) з четвертинним атомом азоту у ланцюзі макромолекули через те, що особливості їх одержання дозволяють в широких межах змінювати хімічну будову, і, як наслідок, цілеспрямовано змінювати властивості і галузі використання. Їх використовують як добавки, що прискорюють процеси обробки, речовини, що поліпшують кольоровідтворення, модифікатори триацетилцелюлозної (ТАЦ) основи плівкових фотоматеріалів і желатину фотографічних шарів та ін. Предмет дослідження - розробка складу проявника, що забезпечує підвищення сенситометричних характеристик галогенсрібних фотоматеріалів, виявлення та узагальнення закономірностей щодо фотографічної активності ПЧАС, а також встановлення механізму фотографічної активності синтезованих ПЧАС. Вперше проведено систематичне дослідження фотографічної активності полімерних четвертинних амонієвих солей на основі поліетиленгліколів. Особистий внесок дисертанта полягає в аналізі патентної та технічної літератури з проблеми, в постановці задач, розглянутих у дисертації, у виборі напрямку і методики проведення досліджень, виконанні експериментальної частини роботи, обробці даних експрименту та формулюванні висновків роботи.Віскозиметричні дослідження синтезованих полімерів показали, що отримані полімерні четвертинні амонієві солі проявляють типові властивості поліелектролітів - із зменшенням концентрації полімеру приведена вязкість збільшується і проходить через максимум. Отримані олігомери поводяться в розчинах аналогічно - з розведенням їхня приведена вязкість зростає і проходить через максимум, але при введенні органічного розчинника в розчин олігомеру вязкість зростає в більшій мірі, ніж для полімеру. Світлочутливість у всіх експериментах проходить через максимум, що приходиться на концентрацію ПЧАС у розчині 0,005-0,1г/л. 1), це пояснюється тим, що крива залежності оптичної густини вуалі від концентрації для цієї добавки проходить через мінімум при концентрації Д-1-1 0,005-0,01 г/л, що одночасно відповідає максимуму світлочутливості і коефіцієнту контрастності. Оптична густина вуалі і коефіцієнт контрастності, на відміну від світлочутливості, змінюються по-різному, в залежності від структури ПЧАС, а саме: збільшення кількості груп - СН2СН2О - і відстані між четвертинними атомами азоту призводить до зростання оптичної густини вуалі і зниження коефіцієнта контрастності.Вивчено вплив олігомерів різної молекулярної маси на процес синтезу полімерних четвертинних амонійєвих солей. На підставі отриманих даних встановлено, що конформація олігомеру змінюється в залежністі від складу розчинника. Виявлено звязок молекулярної структури отриманих ПЧАС з фотографічною активністю - зі зростанням кількості метиленових груп між кватернізованими атомами азоту і кількості оксиетиленових груп в основному ланцюзі, знижується рівень досягнутої світлочутливості та коефіцієнта контрастності, та підвищується оптична густина вуалі. В наслідок цього аніон гідрохінону при дифузії в желатиновому шарі зазнає електростатичного відштовхування від поверхневого шару желатину, що призводить до значного зменшення його сорбційної здатності. Додавання катіонного полімеру, який має в розчині проявника надлишковий позитивний заряд і ефективно абсорбується поверхнею желатинового шару, призводить до зміни кінетичних параметрів процесу дифузії аніону гідрохінону в обєм желатинового шару.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Вивчено вплив олігомерів різної молекулярної маси на процес синтезу полімерних четвертинних амонійєвих солей. На підставі отриманих даних встановлено, що конформація олігомеру змінюється в залежністі від складу розчинника.

2. Проведено цілеспрямований синтез ПЧАС та вивчення їх фотографічної активності. Встановлено, що отримані ПЧАС мають позитивну фотографічну активність, здатні значно підвищувати істотні характеристики фотоматеріалу. Виявлено звязок молекулярної структури отриманих ПЧАС з фотографічною активністю - зі зростанням кількості метиленових груп між кватернізованими атомами азоту і кількості оксиетиленових груп в основному ланцюзі, знижується рівень досягнутої світлочутливості та коефіцієнта контрастності, та підвищується оптична густина вуалі.

3. На підставі отриманих даних запропонована модель міжмолекулярної взаємодії ПЧАС та проявляючої речовини (гідрохінону) в желатиновому шарі фотоматеріалу. Вона ґрунтується на тому, що в розчині проявника поверхневі і приповерхневі шари желатину фотоматеріалу приймають надлишковий негативний заряд, обумовлений іонізацією карбоксильних і гідроксильних груп та адсорбцією потенціало-обумовлюючих іонів OH-. В наслідок цього аніон гідрохінону при дифузії в желатиновому шарі зазнає електростатичного відштовхування від поверхневого шару желатину, що призводить до значного зменшення його сорбційної здатності. Додавання катіонного полімеру, який має в розчині проявника надлишковий позитивний заряд і ефективно абсорбується поверхнею желатинового шару, призводить до зміни кінетичних параметрів процесу дифузії аніону гідрохінону в обєм желатинового шару.

4. Проведено вивчення комплексоутворення ПЧАС з фотографічним желатином. Встановлено, що в залежності від будови ПЧАС, густини заряду та стеричних утруднень функціонально-активні групи ПЧАС взаємодіють у різних стехіометричних співвідношеннях. При введенні ПЧАС з малою густиною заряду зміни РН та світлопропускання розчину желатину незначні, у випадку ж введення ПЧАС з більшою густиною заряду спостерігаються явно виражені мінімуми, що свідчать про утворення інтерполіелектролітних комплексів. Також встановлено, що внаслідок інтерполіелектролітних взаємодій ПЧАС та желатину суттєво знижується набрякання фотошару.

5. Вивчено вплив ПЧАС на розчини ТАЦ та фізико-механічні властивості плівок з них. Отримані дані дають можливість припустити, що вплив ПЧАС на вязкість розчину ТАЦ обумовлюється утворенням фізичних взаємодій між ОН- і СООН- групами ТАЦ і функціонально активними групами добавок. Міцність і твердість плівок, отриманих з розчинів ТАЦ з добавками ПЧАС зростає зі збільшенням концентрації ПЧАС через утворення стійких зшитих структур, але надмірна концентрація добавок руйнує ці структури, знижує ступінь зшитості макромолекул і призводить до зниження міцності і твердості плівок.