прищеплені кополімери ; триблок-кополімери ; флокулянти ; матричний синтез, матричный синтез
Об'єкти дослідження - прищеплені кополімери поліакриламіду до полівінілового спирту та їх йонні похідні, триблок-кополімери на основі поліакриламіду і поліетиленоксиду, прищеплені полімер-неорганічні сполуки на основі поліакриламіду та кремнезему.
Метароботи - фундаментальні дослідження реакцій щепленої матричної кополімеризації для розробки нових високоефективних флокулянтів і створення основ їх впровадження у промислове виробництво.
Методи дослідження - дилатометрія, елементний аналіз, 14 спектроскопія, диференційна скануючи калориметрія, динамічний термогравіметричний аналіз, потенціометричне титрування, світлорозсіювання, гель-хроматографія, реологія, пробна коагуляція.
Встановлено механізм щеплення поліакриламіду до полівінілового спирту і поліетиленоксиду, а також поверхні кремнезему. Показано, що в процесі радикальної прищепленої кополімеризації ПАА до ПВС і ПЕО має місце позитивний динамічний матричний ефект, який обумовлений хімічною комплементарністю полімерних компонентів і проявляєтьсяу збільшенні швидкості кополімеризації і конверсії мономеру у порівнянні з гомополімеризацією АА. Показано зв'язок матричного ефекту з кількістю N зростаючих прищеплених ланцюгів.
Виявлено значне підвищення швидкості та глибини реакцій полімераналогічних перетворень (лужного гідролізу та амінометилювання) в прищеплених кополімерах ПВС-ПААК у порівнянні з ПАА, що пов'язано з підвищеною локальною концентрацією реагуючих амідних груп і розгалуженою будовою макромолекул кополімерів. Встановлено, що реакція амінометилювання в ПВС-ПААк супроводжується реакцією гідролізу і приводить до утворення розгалуженого поліамфоліту з переважним вмістом третинних аміногруп.
Виявлено матричний ефект при синтезі триблок-кополімерів ПАА-ПЕО-ПАА. Показано, що порівняно з гомополімеризацією АА швидкість прищепленої кополімеризації та конверсії мономеру суттєво збільшуються. Характер впливу молекулярної маси (довжини) блоку ПЕО на величину матричного ефекту визначається концентрацією реагентів в процесі синтезу. Охарактеризовано молекулярну будову, блочну структуру систему водневих зв'язків і стан у водних розчинах триблок-кополімерів, йонних похідних прищеплених кополімерів, а також інтерполімерних комплексів ПЕО+ПАА. Показано, що триблок-кополімери ПАА-ПЕО-ПАА та аніонні похідні ПВС-ПААК в Н-формі є інтрамолекулярними полікомплексами, стабілізованими системою Н-зв'язків між хімічно комплементарними полімерними блоками.
Встановлено ефект зменшення швидкості прямого щеплення поліакриламіду до поверхні наночастинок кремнезему у порівнянні з гомополімеризацією АА, що обумовлено утворенням щільного адсорбційного шару прищеплених ланцюгів, який ускладнює транспорт мономеру в реакційну зону. На відміну від цього, швидкістьполімеризаціїї АА в присутності частинок SiO2 виявляється більшою за швидкість гомополімеризації АА і суттєво перевищує швидкість зростання прищеплених ПАА ланцюгів. Запропоновано механізм прищеплення ПАА до силанольних груп SiO2 , який доведено на прикладі прищеплення ПАА до модельної низькомолекулярної кремнійорганічної сполуки. Показано, що в області високих відносних концентрацій мономеру до SiO2 досягається певна гранична кількість щеплень, що приходяться на одну наночастинку. Встановлено, що полімер-неорганічна сполука SiO2 -ПААN є особливим типом закріпленого полімер-колоїдного комплексу, стабілізованого системою ковалентних та нековалентних (водневих) зв'язків між щепленнями та поверхнею дисперсних частинок. Досліджено будову полімер-неорганічних сполук, їх структуру, термостабільність, поведінку у водному середовищі, а також мікроструктуру і щільність упаковки прищеплених ланцюгів навколо наночастинок у порівнянні з відповідними характеристиками індивідуального ПАА.
Показано, що триблок-кополімери ПАА-ПЕО-ПАА, полімер-неорганічні сполуки SiO2 -ПААN та катіонні похідні прищеплених кополімерів ПВС-ПААN є високоефективними флокулянтами в процесах комплексного коагуляційно-флокуляційного очищення річкової води. Розглянуті перспективи їх використання на водопровідних станціях.
Результати НДР впроваджено: в навчальний процес хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка. МАТРИЧНА
