Процеси структуроутворення в концентрованих розчинах полівінілового спирту в бінарних розчинниках - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИБільшість виробів з полімерів отримують з розтопів або концентрованих розчинів, при переробці яких необхідно тимчасово послабити дію міжмолекулярних сил, надати макромолекулам можливість переміщуватися відносно одна одної, тобто надати полімеру плинність. Оскільки плинність концентрованих розчинів ПВС відіграє важливу роль у виробництві волокон, плівок, клеїв і ін., актуальною є задача їх дослідження з метою запобігання процесам структуроутворення і як наслідок збільшенню довготривалості їх властивостей і життєздатності. Встановити закономірності міжмолекулярної взаємодії в концентрованих розчинах полівінілового спирту, вплив хімічної природи взаємодіючих компонентів на процеси утворення донорно-акцепторних, а також водневих звязків для отримання концентрованих розчинів полімеру зі сталими фізико-хімічними і реологічними властивостями. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання: - дослідити фізико-хімічні і термодинамічні властивості розчинників і оптимізувати їх склад для запобігання процесам структуроутворення в концентрованих розчинах ПВС; Методи дослідження - для фізико-хімічного аналізу розчинника використовувались: волюмометрія, віскозиметрія, діелькометрія; для дослідження процесів міжмолекулярної взаємодії між полімером і розчинником використовувались: ІЧ-спектроскопія, ЯМР-спектроскопія, УФ-спектроскопія; для встановлення впливу розчинника на структуру ПВС використовувались: ширококутовий рентгенографічний аналіз, ДСК, сканувальна електронна мікроскопія.В дослідженнях використовували такі розчинники: воду, диметилформамід, диметилсульфоксид етиленгліколь, гліцерин. Згідно отриманим експериментальним даним, а також класифікації ізотерм діелектрична проникність - склад рідкої подвійної системи, змішаний розчинник ДМСО - вода відноситься до систем, в яких взаємодія проходить не дуже глибоко, і які являють собою криві, монотонно опуклі від вісі складу розчинника (рис 1). Дослідження фізико-хімічних властивостей змішаного розчинника ДМСО - вода методами діелькометрії волюмометрії, віскозиметрії, показали, що процес гідратації ДМСО супроводжується утворенням комплексу, в якому мольне співвідношення компонентів дорівнює 1:2, а також про те, що диметилсульфоксид діє як акцептор при звязуванні гідрогену: Крім того, сила взаємодії між молекулами ДМСО і води сильніша ніж між молекулами води. Для вивчення водневих звязків, які утворюються в розчинах ПВС також були одержані і розглянуті ЯМР 1Н-спектри високого розвязання полімеру, який розчинений в змішаному розчиннику ДМСО - d6(диметилсульфоксид) - D2O(вода) при різному співвідношенні компонентів змішаного розчинника. Дослідження ЯМР - спектрів розчинів полівінілового спирту також показали, що найвужчий і більш зсунутий в слабке магнітне поле сигнал гідроксильної групи спостерігається при обємному складі змішаного розчинника ДМСО-вода 65: 35 (табл.2), що може бути пояснене, впливом донорно-акцепторного комплексу ДМСО - вода, на процес утворення водневих звязків в розчині шляхом просторового блокування макромолекул полімеру.Проведений комплекс досліджень структуроутворення розчинів полівінілового спирту у воді, диметилсульфоксиді і в змішаному розчиннику диметилсульфоксид - вода, який забезпечує довготривалі стабільні фізико-хімічні і реологічні властивості концентрованих розчинів ПВС. Вперше проведено систематичне дослідження концентрованих розчинів полівінілового спирту в змішаному розчиннику ДМСО - вода. Показано, що змішаний розчинник ДМСО - вода при молярному співвідношенні компонентів 1:2 запобігає процесам структуроутворення в концентрованих розчинах ПВС за рахунок просторового блокування водневих звязків між молекулами полімеру, стабілізуючи їх фізико-хімічні, реологічні і експлуатаційні властивості. Їх кінетика і напрямок залежать від молекулярної організації речовини, а сумарна енергія міжмолекулярної взаємодії залежить від інтенсивності сольвативної дії розчинника на полімер і визначається термодинамічною спорідненістю між ними. Вперше встановлено, що при взаємодії донорно-акцепторного комплексу ДМСО - вода і ПВС в концентрованих розчинах відбувається аморфізація кристалічної фази полімеру за рахунок перерозподілу та зменшення кількості міжмолекулярних звязків та підвищення обертальної свободи ланцюга полімеру, що призводить до утворення меншої кількості впорядкованих областей, які відіграють роль центрів кристалізації .

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ