Зміна молекулярно-масового розподілу в сумішах лінійних полімерів в присутності аеросилу - Автореферат

Структура і молекулярно-масові характеристики поверхневих шарів полімерів відіграють суттєву роль не тільки в комплексі кінцевих фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей полімерних матеріалів, але і під час формування полімерного матеріалу, при його переробці чи синтезі в тих випадках, коли ці процеси відбуваються в присутності твердих тіл іншої природи - наповнювачів, пігментів, на поверхні металів, скла тощо. Дослідження зміни молекулярно-масових параметрів полімерів при їх адсорбції дають можливість отримувати композиційні матеріали з властивостями, що регулюються або визначаються насамперед. Вирішувались такі завдання: Досліджували зміну молекулярно-масових параметрів полімерів при їх адсорбції на аеросилі з бінарних та потрійних розчинів, в залежності від різних факторів: - адсорбційної активності полімерів до поверхні аеросилу; Обєктом дослідження були зміни молекулярно-масового розподілу (ММР) полімерів у бінарних і потрійних системах при адсорбції з розчинів та ММР компонентів сумішей, отриманих методом реакційного формування полімерів in situ за різними механізмами в присутності аеросилу. Наукова новизна полягає у встановлені закономірностей зміни ММР полімерів після адсорбції з бінарних і потрійних розчинів в залежності від адсорбційної спорідненості полімерів до поверхні адсорбенту, параметра термодинамічної гнучкості макромолекул, співвідношення адсорбент - розчин, концентрації полімерів та їхнього співвідношення в сумішах.Для першої системи досліджено зміну ММР полімерів при адсорбції з розведених бінарних і потрійних розчинів в залежності від співвідношення адсорбент/розчин (А/V) з урахуванням адсорбційної спорідненості полімерів до поверхні аеросилу. Для другої системи було досліджено зміну ММР при адсорбції в залежності від кількості адсорбенту в системі, спорідненості полімерів до твердої поверхні, параметра термодинамічної гнучкості, концентрації і співвідношення полімерів у розчинах. На наведених нижче рисунках замість звичних кривих ММР, показані різниці в Mw ПС та ПБМА до та після адсорбції на аеросилі: на графіках нульовою лінією позначено ММР вихідних полімерів до адсорбції, нижні частини графіків показують, фракції яких саме молекулярних мас знаходяться на поверхні адсорбенту, верхні частини графіків характеризують ММР полімерів в розчині після адсорбції. При всіх співвідношеннях адсорбент/розчин внесок ВМФ в значення середніх молекулярних мас після адсорбції збільшується, що також свідчить про переважну адсорбцію НМФ ПБМА. Порівнюючи зміну ММР для полярного гнучколанцюгового ПБМА і полярного жорстколанцюгового ТАЦ, можна констатувати, що, якщо для ПБМА при всіх співвідношеннях адсорбент/розчин спостерігається переважна адсорбція тільки НМФ, то у випадку ТАЦ збільшення кількості адсорбенту приводить до адсорбції й ВМФ (табл.В літературі майже відсутні дані про зміну ММР в поверхневих шарах полімерів на поверхні адсорбенту, що утворюються під час адсорбції із розчинів сумішей полімерів, і зовсім відсутні дані про дослідження ММР полімерів, що формуються в суміші in situ в присутності наповнювача. Узагальнення комплексних досліджень зміни ММР полімерів при адсорбції із бінарних і особливо із потрійних розчинів та дослідження впливу твердої поверхні на ММР при одночасному формуванні лінійних полімерів in situ є новим кроком на шляху до встановлення закономірностей формування молекулярної структури міжфазних шарів та молекулярно-масового розподілу в них, що визначають весь комплекс властивостей композиційних матеріалів. Розроблено програму для визначення зміни ММР полімерів в їхніх сумішах з використанням методу ексклюзійної хроматографії. Вперше за допомогою розробленої програми проведено кількісну оцінку зміни ММР полімерів від кількості аеросилу в системі при адсорбції із сумішей полімер1-полімер2-розчинник.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

В літературі майже відсутні дані про зміну ММР в поверхневих шарах полімерів на поверхні адсорбенту, що утворюються під час адсорбції із розчинів сумішей полімерів, і зовсім відсутні дані про дослідження ММР полімерів, що формуються в суміші in situ в присутності наповнювача. Узагальнення комплексних досліджень зміни ММР полімерів при адсорбції із бінарних і особливо із потрійних розчинів та дослідження впливу твердої поверхні на ММР при одночасному формуванні лінійних полімерів in situ є новим кроком на шляху до встановлення закономірностей формування молекулярної структури міжфазних шарів та молекулярно-масового розподілу в них, що визначають весь комплекс властивостей композиційних матеріалів.

1. Розроблено програму для визначення зміни ММР полімерів в їхніх сумішах з використанням методу ексклюзійної хроматографії. Проведено кількісну оцінку зміни молекулярно-масових характеристик для сумішей промислових полімерів і полімерів, одночасно сформованих in situ за різними механізмами.

2. Вперше за допомогою розробленої програми проведено кількісну оцінку зміни ММР полімерів від кількості аеросилу в системі при адсорбції із сумішей полімер1-полімер2-розчинник. Доведено, що при малій кількості аеросилу головним фактором впливу є адсорбційна спорідненість полімерів до поверхні аеросилу: для полярних полімерів ? переважно адсорбуються низькомолекулярні фракції, а для неполярних - високомолекулярні. Збільшення кількості адсорбенту в системі нівелює вплив адсорбційної спорідненості полімерів до поверхні.

3. Вперше встановлено, що параметр термодинамічної гнучкості полімерів впливає на зміну ММР при адсорбції. При адсорбції гнучколанцюгових неполярних полімерів на поверхню аеросилу переважно переходять високомолекулярних фракцій. Для жорстколанцюгових полярних полімерів характерна незворотна адсорбція низькомолекулярних фракцій.

4. Встановлено суттєвий вплив присутності аеросилу на молекулярні маси і ММР лінійних полімерів, що отримані одночасно в суміші in situ, який можна пояснити адсорбційною взаємодією між поверхнею аеросилу, вихідними і кінцевими компонентами суміші.

5. Вперше показано, що головними факторами впливу на величини ММ і ММР двох лінійних полімерів, отриманих одночасно in situ є кінетичні умови їх формування (варіювання концентрації ініціатору радикальної полімеризації і співвідношення вихідних компонентів).

Кількісна оцінка ММР в розчинах після адсорбції і на поверхні адсорбенту дозволить запропонувати способи регулювання структури і функціональності для багатьох перспективних поверхонь, які можна використовувати, як ефективні сорбенти, каталізатори, покриття тощо. Визначення молекулярних характеристик сумішей, отриманих in situ, дасть можливість розширити асортимент нових вяжучих для композиційних матеріалів.

1. Lipatov Yu.S., Chornaya V.N., TODOSIJCHUKT.T., Feinerman A.E., Dudarenko G. V. Polydispersity Effect on the Adsorption of Polymer Mixtures // J. Colloid And Interface Sci. - 2000, № 228. - P. 114-120. (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

2. Липатов Ю.С., Чорная В.Н., Тодосийчук Т.Т., Дударенко Г.В. Изменение молекулярно-массового распределения полимеров при адсорбции из смесей. Влияние количества адсорбента // Доп. НАН України.- 2004, № 7. C. 146-151. (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

3. Lipatov Yu.S., Chornaya V.N., TODOSIJCHUKT.T., Dudarenko G. V. The influence of the adsorbent amount on the changes in molecular mass distribution of polymers under adsorption from mixtures // J. Colloid And Interface Sci. - 2005. - Vol. 285. - № 2. - P. 525-531. (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

4. Косянчук Л.Ф., Антоненко О.И., Липатов Ю.С., Дударенко Г.В. Влияние кинетических параметров образования линейных полиуретана и полиметилметакрилата сформированных in situ, на их молекулярные массы // Вопросы химии и химической технологии. - 2005, № 4.- C. 105-108. (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

5. Lipatov Yu.S., Kosyanchuk L.F., Dudarenko G.V. The effect of the kinetic conditions by formation in situ of blends of linear polymers on their molecular mass characteristics // J. Polymer Material. - 2006. - Vol. 23, № 3.- P. 341-347. (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

6. Липатов Ю.С., Дударенко Г.В., Чорная В.Н., Тодосийчук Т.Т. Изменение молекулярно-массового распределения полимеров при адсорбции из бинарных и тройных растворов // Украинский химический журнал. - 2007. - Т. 73, № 7.- C. 43-50 (автор брала участь у плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

7. Дударенко Г.В., Косянчук Л.Ф., Липатов Ю.С. Влияние наполнителя на молекулярные массы линейных полимеров, сформированных одновременно in situ // Вопросы химии и химической технологии. - 2007, № 4.- C. 52-57 (автор приймала участь в плануванні і проведенні експерименту, аналізі результатів та оформленні статті).

8. Chornaya V.N., Lipatov Yu.S., Todosijchuk T.T., Dudarenko G.V. The influence of the adsorbent amount on the changes in molecular mass distribution of polymers under adsorption from mixtures // Proceedings of Baltic Polymer symposium. - Jurmala - Riga - Latvia, 2003, P. 64-68.

9. Ліпатов Ю.С., Косянчук Л.Ф., Антоненко О.І., Дударенко Г.В. Молекулярно-масові характеристики лінійних поліуретану та поліметилметакрилату, одержаних одночасно in situ // Х Українська конференція з високомолекулярних сполук, Київ, 2004, C. 101.

10. Todosijchuk T., Chornaya V., Dudarenko G,. Mengeres G. Influence of Polymer Chains Flexibility on Adsorption from Solutions of Polymer Mixtures // “Joint Meeting: 8th European Symposium on Polymer Blends and Eurofillers 2005”. - Bruges. - Belgium, 2005, P. 54-55.

11. Chorna V.M., Todosijchuk T.T., Mengeres G.Y., Dudarenko G.V. Effect of A/V on competitive adsorption of mixtures of polymers with different thermodynamic flexibility // Матеріали Х Українсько-Польського симпозіуму, “Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications”, Львів, 2006, Part 1, P. 54.

12. Косянчук Л.Ф., Дударенко Г.В, Антоненко О.І. Молекулярні характеристики лінійних полімерів, сформованих одночасно in situ в присутності наповнювача // ХІ Конференція з високомолекулярних сполук, Дніпропетровськ, 2007, C. 127.

13. Дударенко Г.В., Тодосійчук Т.Т., Чорна В.М. Вплив кількості адсорбенту і концентрації полімерних компонентів на зміну молекулярно-масового розподілу при адсорбції із суміші полімерів різної термодинамічної гнучкості. // ХІ Конференція з високомолекулярних сполук, Дніпропетровськ, 2007, C. 91.