Введение к работе
Актуальность работы. Редкосшитне полиэлектролиты, способные к образованию гидрогелей с високими степенями набухания ( І03-10 см /см ), привлекают все большее внимание исследователей в связи о появлением новых областей использования. Применение таких суяервлагоабсорбентов (GBA) в качестве влагоуяерлшвающих и структурирующих почву агентов позволяет решить проблему мелиорации и повышения урожайности сальскохозяйстввнннх культур в засушливых районах. Высокая способность СВА к- набухании использу-.ется также при их применении в качестве загустителей различных составов и обезвоншзащях средств.
Расширению возможностей применения СВА препятствует недостаточное знание механизмов формирования их сеточной структуры и взаимосвязи между структурой и физико-химическими свойствами набухших гидрогелей. Эффективность использования СВА может быть повышена за счет разработки методов синтеза продуктов с улучшенными характеристиками, а именно при высокой степени набухания гидрогели должны иметь хорошие деформационно-прочностные характеристики и содержать минимальное количество водорастворимой золь-фракции.
В связи с вышесказанным исследования в области синтеза СВА, изучение их структуры и физико-химических свойств приобретают важное научное и практическое значение. Представлялось, что большие возможности для направленного воздействия па структуру СВА, а следовательно и на их свойства, даст применение не традиционных ниэкомолекулярных, а макромолекулярных полифункцио-калышх сшивающих агентов. В наиболее оптимальных для синтеза СВА процессах трехмерной радикальной полимеризации, проводимых в концентрированных водных растворах мономера, в качестве таких сшивающих агентов целесообразно использовать водорастворимые аллиловые,эфирн целлюлозы (АЭЦ). Аллилыше группы АЭЦ хорошо сополимеризуются с мономерами акрилового ряда, развернутая кон-формация АЭЦ обеспечивает свободный доступ растущих цепей к этим группам в ходе реакции.
Работа является частью плановых исследований по теме "Изучение морфологии, надмолекулярной структуры, полтаераналогичных
- 4 -превращений в цепях и синтеза новых производных целлюлозы" Гос. регистрационный № 0186.0060344, согласно программе ООТХ "Фундаментальные аспекты ВМС - "Феникс".
Цель работы. I; Разработка нового метода синтеза СВА с использованием макромо-лекулярных лолифункциональных сшивающих агентов - водорастворимых аллиловых эфиров целлюлозы.
2. Исследование кинетики и мохашзма трехмерной сополимеризации
, акриламида с АЭЦ в концентрированных растворах мономера.
-
Установление количественных соотношений мавду условиями синтеза СВА, их структурными характеристиками и физико-химическими свойствами и исследование влияния на набухание, упругое и реологическое поведение набухших СВА электрохимических факторов.
-
Испытание эффективности СВА при использовании их в различных ' областях применения.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
изучена кинетика и механизм трехмерной сополимеризации акрил-амида о аллиловыми эфирами целлюлозы в концентрированных водных системах;
установлены количественные соотношения между условиями проведения синтеза, структурными характеристиками и физико-химическими свойствами гелей сшитых аллиловыми эфирами целлюлозы (степень равновесного набухания, модуль упругости и прочность при сжатии, динамическая вязкость водных дисперсий);
исследовано набухание и упругое поведение гидрогелей в зависимости от плотности сшивки, количества ионогенных групп (0 -100 ыохь%) и от концентрации электролитов в окружающем растворе;
показано, что структура.гидрогелей, сшитых аллиловыми эфирами целлюлозы, характеризуется специфической микрогетерогенностьдр* связанной с наличием макромолекулярных аллшщелдюлозшх узлов
сшивки; '
- изучена каталитическая активность ацетатного биядерного комп- .
лекса кобальта Ш как шотциай'ора процессов гогло- и сопожшери- .
зации акриламида; . .
- разработан кондуктометрический метод регистрации процесса (со)
полимеризаций акриламида в концентрированных водных системах.
Практическая значимость работа.
Разработан новый метод синтеза СМ о высокими деформационно-лрочностшда характеристиками в набухшем состоянии, который обладает рядом преимуществ, оптимизирующих их получение, так как позволяет проводить процесс в водных растворах при умеренных температурах и за небольшое время получать не содержащие золь-фракции продукты при ~100# конверсии мономера.
Показана высокая эффективность применения нового вида СВА в качестве влагоудерживащих агентов в сельском хозяйстве, для за-.гущешм пожаротушащих составов и для скоростного извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов.
Данные о влиянии внешних условий на физико-химические свойства СВА с различным составом и структурными характеристиками позволяют делать оценки относительно их поведения при эксштуатации в реальных условиях.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на: Юбилейной конференции ИВС АН СССР 1988 г., на Конкурсе тучных работ ИВС АН СССР 1988 г., на I и 2 Межщотитутском семинаре "Сильно-, набухающие полимерные гидрогели для растениеводства'', проведенных в 1987 и 1990 гг. в Институте химической физики АН СССР, г.Москва, на Всесоюзной конференции "Химия, технология и применение целлюлозы к ее производных" (Суздаль, 1990 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ в виде авторского свидетельства, статей н тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из семи разде- лов, списка литературы (109наименований) и приложения. Содзрза-ниа работы изложено на 176 страницах, включая 33 рисунка а - 7 таблиц. '
