Введение к работе
Актуальность проблемы. Катионшв пслкэлзктрэлиты находят все более широкое применение в энерго- и ресурсосбврогш&дог технологиях. Особо следует выделить высокую эффективность катионкіос пола-электролитов при использовании их в качестве стабилизаторов ифло-кулянтов многокомпонентных дисперсных систем.
Влияние полиэлектролитов на свойства гетерогенных систем непосредственно связано с процессами адсорбции на поверхности раздела фаз. Поэтому разработка основ направленного регулирования свой* ств дисперсных систем добавками полимерных электролитов предполагает знание закономерностей адсорбции на мелфазной граница и параметров формирующихся адсорбционных слоев. И хотя многие аспекта взаимодействия ВМС с дисперсиями хорояо изучены, крайне ограничены данные по поверхностным свойствам, до конца не выяснены основныэ закономерности адсорбционного поведения полимеров на иегфазных границах, в начальной стадии находятся теоретические основы их подбора в качестве модификаторов многокомпонентных дисперсных систем.
Актуальность подобных исследований обусловлена как теоретиче
ским значением решаемых вопросов адсорбции полиэлектролитов на моз-
фаэных границах, так и необходимостью научного обоснования их прак
тического использования в качество флокулянтов, антистатиков, фло-
гореагентов и т.д. *
Настоящая работа является частью научных исследований кафедры фиэнко-химии голимеров Казанского хи^ко-технологичоского института им. С.М.Кирова, проводимых в соответствии о координационным планом АН СССР по направлению "Нефтехимия" на 1986-1990 гг. раздел 2.У.44 "Физик.-химические свойства растворов полизлектролитов и использование их в народном хозяйстве" (№ гос.per. 76047139).
Целью настоящей работы являлось установление закономерностей яд-эрбционного поведения катионных полиэлектролитов - производных пеливинилпиридина, различающихся плотностью ионогенных групп и природой алкилирующего. агента, химической неодиородностьэ, на ыезфаа-нкх границах в присутствии назкоыолеяулярного ПАВ.
Дія решения указанной цели" бьая поставлены следующие задачи:
і. Изучение кинетики формирования и оценка параметров адсорбционных слое!' водных растворов производных поливинилпиридина на границе с етилбензолом, моделирующим границу раздела с гидрофобной поверхностью,
-
Исследование влияния анионного ПАВ на адсорбцию катионных полиэлектролитов - производных поливинилпиридина на жидких границах раздела фаз.
-
Выявление особенностей адсорбционного взаимодействия катионных полиэлоктролитов с частицами полимерных дисперсий, стабилизированных анионным ПАИ.
Научная новизна. На основании систематических физико-химических исследований формирования адсорбционных слоев производных поливинилпиридина на границе раздела вода-этилбензол показано, что скорость формирования адсорбционных слоев определяется плотностью и природой функционал-чых групп, химической неоднородностью полимера и присутствием в системе низкомолекулярного ПАВ - додецилсульфата натрия. Предложены корреляционные у; івнения, связывающие поверхностную активность полимера на границе двух несмешивающихся жидкостей со степенью кватернизации и полимеризации. Обнаружено, что присутствие низкомолекулярного противоположно заряженного ПАВ в системе существенно сокращает время формирования адсорбционного слоя на границе вода-масло. Определены параметры адсорбционных слоев катионных по-лизлйктролитов на частицах дисперсии полистирола, стабилизированной анионным ПАВ. Показано, что в отличие от межфазной границы вода-масло на границе вода-заряженная поверхность полистирола скорость 'адсорбции лимитируется не скорое»ью диффузии макромолекул к межфазной границе, а временем принятия равновесной конформации.
Ирактиче&кая ценность работы. Установленные в работе закономерности физико-химического поведения катионных полизлектролитов на мс/сфазных границах расширяют представления о формировании адсорбционных елась, и открывают возможности для целенаправленного регулирования устойчивостью дисперсных систем. Совокупность полученных данных легла в основу разработанного способа определения количества полиэлектра іта, необходимого для выделения полимеров из дисперсии.
Обьекты и методы исследования. Обьектами исследования служили водные растворы катионных полиэлектролитов, полученных на основе поли—і-вияил- и 1ЫЫ5ЭД. Плотность ноногекных групп варьировалась в интеррпле р *ИЬ*Ы%, молечудярнад msccl образцов менялась от Ни до
X) тысяч. Исследовался химически неоднородный обрьзац с Цґ*0.0:і6. ютность ионогенных групп задавалась продолжительностью алкилиро-nivji атома азота лиридиниевого кольца л характеризовалась степенью затеркизации, Алкшшрующий агент - иетилиодид, этнлбромид и бутил-рокид. В качество дисперсной системы был выбран модельний полисти-эльный латекс со средний радиусом частиц ЫО л, стабшшзироваи-ый анионный эиульгаторои - додецилсульфатоа натрия.
Изучение адсорбционного поведения катиокных полизлектролнтов и х ассоциатов с ІІАІ1 на иехфазной границе вода-этилбеизол лроводилоеі енэиометрическни методой. Изменение поверхностного иатяяения во ремени изучалось нотодои частично погруженной пластинки (иетод ильгелым). Разброс значений не превызал 1. Исследование адсорб-нонного взаимодействия катионных полиэлектролитов с полистирольной .исперсней, стабилизированной противоположно заряженным низкошэлеку-ярныц ПАВ, проводилось по следующей методике. Спешивались равные ібьеш латекса и полиэлектролита возрастающей концентрации. Смеси отсвились заранее и оставлялись на 24 часа с целью достижения раи-ювесной адсорбции и получения воспроизводимых результатов. Сстаточ-іая концентрация производных И4ВІ1 и 11ЛІ5Ш после отделения дисперсий фазы центрифугированием определялась методом УФ-спектроскопии три А « 256 нм и 269 ни соответственно. Количества адсорбированного полиэлектролнта на частицах полистирольной дисперсии рассчи-гывалось по методу материального баланса. Для изучения физико-химического состояния полиэлектролитов в растворе и коллоидно-химические :войств дисперсий, а такяе взаимодействий в системах 113—IL/UJ и 113— ватекс, стабилизированный 11АВ,использовались следующие методы: кон-дуктометрия, вискоэниатрия, турбидиметрия, электрофорез, элементный анализ и спектральные методы исследования.
Апро^чцня работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях "Каучуки эмульсионной полимеризации общего назначения. Синтез, модификация, качество" (г.Воронеж, 19о6 г.), "Поверхностно-активные вещества и сырье для их производства" (г.Шебекино, I&btir.), "Иитерполимерные конплексы"(г.Рига, іуЬУ г.), по электрохимическим методам анализа (ЗМА-аУ)(г.Томск, 1«й г.), "Смеси полимероЕ" (г.Казань, 1ул)г.), "дидкофяэ.чыа материалы" (г.Иваново, ІдУОг,), на региональной конференции "Азотсодержащие полиэлектролиты. (Синтез, свойства, применение)"1г.Сьср.гсовск,
Is/ЙУГ.), на научно-технической конференции "Композиционные полимер-тв материалы. Переработка и применение в народном хозяйстве" (г.Ижевск, ІІШ г.), на конференциях молодых ученых и специалистов (г.Уфа, ІУШ г. и г.Каэань, КаэпЖГехфотопроект, Г-Jtfc* г.), на итоговых конференциях ЮСШ им.С.М.Кирова ІуЬЬ-ІУ^О гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ и получено положительное решение на выдачу авторского свидетельства.
Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 214 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, ІУ таблиц. Диссертация состоит кз введения, пяти глав, заключения, выводов, библиографии, вклвчаюіцей 211 ссылок на работы советских и зарубежных авторов..