Аналіз впливу ультразвукового та магнітного полів на полімеризацію вінільних мономерів у присутності полівінілпіролідону та структуру синтезованих полімерів. Підвищені фізико-механічні та теплофізичні властивості полімерів, синтезованих у магнітному полі.
Аннотация к работе
На сьогоднішній день у хімії ВМС інтенсивно розвивається новий напрям модифікації та синтезу полімерів шляхом полімеризації мономерів у присутності полімерних матриць, серед яких значний науковий і практичний інтерес викликає полівінілпіролідон (ПВП), у першу чергу, завдяки ефективному застосуванню кополімерів на його основі в медико-біологічній практиці. Дана робота полягає у дослідженні впливу на полімеризацію ПВП-мономерних композицій протилежних за принципом дії енергетичних полів. Поряд з цим, процес полімеризації під дією вищезгаданих полів хоча й цікавий як в науковому, так і в практичному плані, але мало вивчений, тому дослідження у цьому напрямку передбачають поглиблення теоретичних уявлень про полімероутворення і розширення можливостей синтезу нових полімерів та модифікації існуючих, а отже - дозволять збагатити практику новими нетрадиційними синтезами матеріалів на основі кополімерів ПВП. Робота виконана у рамках наукових досліджень кафедри ХТПП Національного університету "Львівська політехніка" (проект № 449 "Дослідження нових методів матричної полімеризації з використанням зовнішніх енергетичних полів", який входив у Державну програму 3.4 "Нові речовини" Міністерства освіти і науки України у 1998 - 1999 році (номер держреєстрації 0197U000221)). Виявлена активуюча роль ультразвукового та магнітного полів, що разом з матричним ефектом сприяє активному перебігу реакцій полімеризації як в блоці, так і в розчині, запропоновані схеми реакції полімеризації, розраховані кінетичні параметри процесів.Полімеризацію під дією ультразвуку, як активного чинника впливу на поверхню розділу фаз і фактора відновлення поверхні, проводили з використанням таких мономерів як стирол, метилакрилат та бутилакрилат. Дослідження впливу концентрації полівінілпіролідону на кінетику полімеризації стиролу показало, що ПВП впливає на ініціювання та прискорює процес полімероутворення, причому залежність швидкості полімеризації від вмісту ПВП у водній фазі має виражений екстремальний характер з максисумом при концентрації ПВП 1 мас. Залежність швидкості полімеризації як від природи, так і від молекулярної маси (ММ) полімерної матриці має складний характер. З метою вивчення впливу ММ полімерних матриць на полімеризацію вивчали їх поведінку в ультразвуковому полі. Проведені дослідження дали змогу обгрунтувати наступну схему ініціювання полімеризації: Під дією енергії кавітації, в першу чергу, може дисоціювати слабкий р-зв?язок мономеру, внаслідок чого утворюються активні частинки з неспареними електронами, котрі здатні ініціювати подальший процес полімеризації.Виявлено, що як магнітне, так і ультразвукове поле проявляє активуючий вплив на процес полімеризації, який протікає за комплексно-радикальним механізмом у сукупності з матричним ефектом на полівінілпіролідоні з наступним утворенням прищеплених структурованих кополімерів. Встановлені кінетичні параметри процесу полімеризації ПВП-вмісних систем (Еа = 29 - 46 КДЖ/моль, порядки реакції за мономером 2,5-2,8) свідчать про високу реакційну здатність композицій в досліджуваних енергетичних полях, та складний хімізм процесу. Виявлений активуючий вплив магнітного поля на стадії ініціювання і на подальшу орієнтацію мономеру на полімерній матриці, що сприяє зростанню виходу полімеру з вищим ступенем упорядкованості надмолекулярної структури.
План
Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований у роботах
2. Бенедик Н.Б., Скорохода В.Й., Суберляк О.В. Дослідження деструкції полімерів в ультразвуковому полі // Вісник ДУ "Львівська політехніка". -1998. -№ 339. -С.52-55.
3. Суберляк О.В., Скорохода В.Й., Бенедик Н.Б. Полімеризація вінільних мономерів у композиції з полівінілпіролідоном в ультразвуковому полі // Доповіді НАН України. - 1998. - № 7. - С.141-144.
5. Суберляк О.В., Скорохода В.Й., Бенедик Н.Б., Яремкевич С.К. Блочна полімеризацій композицій на основі оксиетиленметакрилату в магнітному полі // Хім. пром. України. - 2001. -№ 6. - С.32-34.
6. Пат. 37936 А Україна, МКИ С 08 L 33/10 Спосіб одержання гідрофільних полімерів / Суберляк О.В., Скорохода В.Й., Бенедик Н.Б., Яремкевич С.К. - № 2000052581; Заявл.05.05.2000; Опубл. 15.05.01; Бюл. №4. - 2с.
7. Левицький В.Є., Бенедик Н.Б., Антонюк В.С. Закономірності полімеризації вінільних мономерів на межі фаз у присутності полівінілпіролідону // Тези доп. VIII Української конференції з високомолекулярних сполук. - Київ. - 1996. - С. 25.
8. Суберляк О.В., Левицкий В.Е., Бенедик Н.Б. Гидрофильно-гидрофобные сополимеры поливинилпирролидона с дополнительными функциями // Тез. доклада н/т конф. "Технология и оборудование для переработки полимерных материалов". - Славско. - 1996. - С. 69.
9. Бенедик Н.Б., Суберляк О.В., Скорохода В.Й. Закономірності полімеризації мономер-полімерних композицій в ультразвуковому полі // Тези доп. 6 н/к "Львівські хімічні читання". - Львів. - 1997. - С.51.
10. Бенедик Н.Б., Суберляк О.В., Скорохода В.Й. Прищеплена полімеризації на полівінілпіролідоні у магнітному полі // Тези доп. 7 н/к "Львівські хімічні читання". - Львів. - 1999. - С.141.
11. Суберляк О.В., Скорохода В.Й., Шекета М.Л., Бенедик Н.Б. Ефект зовнішніх енергетичних полів у полімеризації вінільних мономерів в композиції з полівінілпіролідоном // Тези доп. IX Української конференції з високомолекулярних сполук. - Київ. - 2000. - С. 35.
Размещено на .ru
Вывод
Вперше досліджені закономірності полімеризації ряду вінільних мономерів у присутності полівінілпіролідону під дією нетрадиційних енергетичних полів - магнітного та ультразвукового. Виявлено, що як магнітне, так і ультразвукове поле проявляє активуючий вплив на процес полімеризації, який протікає за комплексно-радикальним механізмом у сукупності з матричним ефектом на полівінілпіролідоні з наступним утворенням прищеплених структурованих кополімерів.
Встановлені кінетичні параметри процесу полімеризації ПВП-вмісних систем (Еа = 29 - 46 КДЖ/моль, порядки реакції за мономером 2,5-2,8) свідчать про високу реакційну здатність композицій в досліджуваних енергетичних полях, та складний хімізм процесу.
Встановлено, що ультразвук прискорює полімеризацію за рахунок вивільнення енергії кавітації, що веде до збудження реакційної системи з подальшим розривом найслабших р-зв?язків мономеру. Виявлений ефект дозволив вперше обгрунтувати та експериментально довести можливість синтезу прищеплених кополімерів полівінілпіролідону з вінільними мономерами під дією ультразвукового поля на межі фаз при кімнатній температурі без використання традиційних ініціаторів радикальної полімеризації.
Виявлений активуючий вплив магнітного поля на стадії ініціювання і на подальшу орієнтацію мономеру на полімерній матриці, що сприяє зростанню виходу полімеру з вищим ступенем упорядкованості надмолекулярної структури. Реакційна здатність мономер-полімерних систем у різних розчинниках в умовах дії магнітного поля визначається особливостями взаємодії компонентів системи, полярністю та орієнтацією молекул, а також діелектричною проникністю розчинника.
Методами диференційно-термічного та рентгенофазового аналізів підтверджений вплив магнітного поля на формування надмолекулярної структури полімерів. Встановлено, що у магнітному полі одержуються полімери, структура котрих близька до кристалічної за рахунок більш упорядкованого та щільного укладання макромолекулярних ланцюгів матриці, внаслідок їх орієнтації. Виявлено, що у магнітному полі вдається синтезувати (ко)полімери з нижчою густиною сітки та вищим ступенем прищеплення.
Синтезовані під дією ультразвуку емульсії відзначаються підвищеною седиментаційною стійкістю і добрими плівкоутворюючими властивостями, а полімери синтезовані у магнітному полі - підвищеними теплофізичними та механічними властивостями, кращою гідрофільністю та проникністю, що відкриває перспективи використання таких кополімерів.