Введение к работе
Актуальность работы. Одним из наиболее реальных путей переработки натурального шелка и образующихся при этом отходов, является получение технических растворов с последующим формованием искусственных материалов (волокон, пленок и т.д.). Это направление -- составная часть более общей и фундаментальной проблемы волокон третьего поколения, общие принципы подхода к которой сформулированы проф. С.Я.Френкелем. Для решения данной проблемы необходимы достаточно глубокие научные и практические проработки некоторых задач, связанных с выбором универсальных растворителей и динамикой волокнообразующих полимеров в растворах. Наиболее актуальным на данном этапе является изучение основных явлений, происходящих на молекулярном уровне с учетом полиамфолитных свойств фиброина. Поэтому проведение комплекса исследований позволит установить определение характеристики и закономерности структурно-конформационных состояний как в растворах, так и в условиях их течения в динамических режимах, которые имеют место при формовании волокон.
Методика исследования динамики макромолекул при продольном течении растворов предложена в работах С.Я.Френкеля и Ю.В.Бресткина для исследования полимеров различной жесткости. Впервые эта методика нами развита для фиброина, отличающегося сложной структурой цепей.
Цель работы. Определение оптимальных условий получения растворов фиброина натурального,шелка с малым содержанием соли. Установление молекулярных характеристик фиброина натурального шелка в растворе и при продольном течении разбавленных и умеренно-концентрированных растворов.
В задачи работы входило:
выбор оптимального растворителя для получения раствора фиброина с малым содержанием солей и исследование физико-химических особенностей процесса растворения;
термодинамический анализ структурно-конформационного состояния молекул фиброина и выявление его полиамфолитных свойств;
определение поведения молекул фиброина при продольном течении и оценка их степени развернутости, а также времени деформационной релаксации цепей;
- анализ структурно-конформационных и полиамфолитных характеристик фиброина при продольном течении, имитирующих жидкую струю при волокнообразовании.
Научная новизна. Получены полимерные растворы фиброина с низким содержанием соли, имеющей малые радиусы ионов. Определены термодинамические характеристики структурно-конформационного состояния при ионизации. Для полимергомологического ряда фиброина установлены молекулярно-массовые характеристики и получены уравнения, связывающие гидродинамические параметры с молекулярной массой. Кон-формационные характеристики фиброина оценены с применением теории поступательного и вращательного трений модели "червеобразной" цепи полимеров.
Разработан экспериментальный способ, позволяющий определить степень развернутости цепей фиброина и для них впервые оценено время деформационной релаксации в разбавленных и умеренно-концентрированных растворах в динамическом режиме продольного течения.
Практическая ценность. В настоящей работе, используя отходы натурального шелка "коконный' сдир", получены растворы с' низким содержанием соли с концентрацией фиброина от разбавленного до конце» рированного. При этом установлен ряд важных характеристик растворов. Результаты по продольному течению растворов, реализованных с помощью различных гидродинамических ячеек, могут быть использованы в технологических процессах при формовании искусственных волокон или пленок.
Достоверность. Экспериментальные результаты получены с помощь стандартных приборов и собранных нами установок. Полученные резуль таты подтверждены либо расчетными данными, либо с проведением параллельных опытов. В отдельных случаях, в целях исключения побочны эффектов экспериментальных измерений, использованы специальные высокочувствительные приспособления, а также учтены специфические особенности системы. Эти положения определяют достоверность проделанных выводов в диссертации.
Защищаемые положения.
-
Принципиальные возможности получения полимерных растворов фиброина с малым содержанием соли, используя 'Систему -диметилформа-мид- LLCS .
-
При ионизации растворов фиброина имеет место структурно-
конформационкое состояние цепей. При этом происходят изменения энергии Гиббса, энтальпии и энтропии. Полученные значения этих параметров близки по порядку величины энергии водородных связей.
-
Конформационное состояние молекул фиброина в 2,5 М растворе ЦС? -диметилформамид близко к ot -спирали.
-
В продольном гидродинамическом поле может быть достигнуто практически полное развернутое состояние цепей, и это зависит от исходного конформационного состояния цепей. Данный процесс носит аномальный характер в области умеренно-концентрированных растворов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской конференции "Узбекистон - Макро-92" (Ташкент, 1992 г.), на Республиканской конференции по химии и физике высокомолекулярных соединений (Ташкент, 1993 г.), на международном симпозиуме химической модификации биополимеров (Детройт, США, 1994 г.), а также семинарах лаборатории растворов полимеров ИХФП АН РУз и кафедры общей физики Андижанского мед.института.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы в журналах "Высокомолекулярные соединения", "Узбекский физический журнал" и 6 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов и списка литературы. Она содержит 120 страниц машинописного текста, включает 40 рисунков и 6 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 116 наименований.
