Структура и объём диссертации

АКРИЛОВЫЕ ГИДРОГЕЛИ В КАЧЕСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ Связывающих

Специальность: 05.17.06 –

Разработка и переработка полимеров и композитов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Санкт – Петербург


Работа выполнена в муниципальном образовательном учреждении высшего проф образования Санкт-Петербургском муниципальном институте информационных технологий, механики и оптики, и в муниципальном образовательном учреждении высшего проф образования Санкт-Петербургском технологическом институте Структура и объём диссертации (Техническом институте).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доктор
Чешко Илья Данилович

доктор хим наук, доктор

Ловчиков Владимир Александрович

доктор технических наук, доктор
Алексеев Александр Гаврилович

Ведущая организация: ФГУП НИИСК им. акад. С.В. Лебедева

Защита диссертации состоится «20» мая 2009 г. в 15 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.05 при Муниципальном образовательном учреждении высшего Структура и объём диссертации проф образования «Санкт–Петербургский муниципальный технологический институт (технический институт)» по адресу: 190013, Санкт–Петербург, Столичный проспект, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт–Петербургского муниципального технологического института (технического института).

Отзывы и замечания в одном экземпляре по данной работе, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, Санкт–Петербург, Столичный проспект, д. 26, СПбГТИ (ТУ Структура и объём диссертации), Ученый Совет.

Тел. 494-93-75; факс: 712-77-91; E-mail: dissovet@lti.gti.ru

Автореферат разослан «____» __________ 200____ г.

Ученый секретарь Совета Д 212.230.05,

кандидат хим наук, доцент Е. К. Ржехина

ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

В последние годы в современных разработках нужны полимерные материалы последнего поколения, которые не только лишь владеют теми либо другими физико-химическими качествами, да Структура и объём диссертации и способны преднамеренно изменять свои свойства зависимо от наружных критерий в процессе использования. Такие полимерные системы именуют «умными» либо «чувствительными», т.е. способными реагировать на конфигурации характеристик среды, таких как: рН, ионной силы раствора, температуры либо электрического воздействия и т.д.

Повышенное внимание исследователей уделено редкосшитым полиэлектролитам, так именуемым супервлагоабсорбентам либо Структура и объём диссертации гидрогелям. Благодаря комплексу варьируемых уникальных параметров супервлагоабсорбенты отыскали на мировом рынке самое обширное применение в медицине, индустрии, сельском хозяйстве, при решении аква и экологических заморочек. Но, большая часть полимерных впитывающих компонентов, владея высочайшими абсорбционными чертами, имеют неприемлемые при эксплуатации физико-механические характеристики, что значительно ограничивает потенциальные способности их внедрения Структура и объём диссертации, к примеру, при разработке материалов данной формы.

К более значимым недочетам акриловых гидрогелей также относят: неустойчивость влагопоглощающих материалов при завышенных температурах (акриловые гидрогели устойчивы до 35 °С); низкую скорость набухания; высшую чувствительность к изменению ионного состава и рН смесей (набухание в дистиллированной воде составляет в среднем до 2000 г/г, а Структура и объём диссертации в аква смесях солей одновалентных металлов уже – до 100 г/г зависимо от критерий синтеза и критерий хранения эталона).

Потому создание материалов функционального предназначения, лишенных вышеуказанных недочетов, с предсказуемыми качествами, является животрепещущим. Одним из методов решения намеченной цели является модификация уже узнаваемых акриловых впитывающих компонентов: как полимерной матрицы, так Структура и объём диссертации и внедрение неорганических заполнителей. Так, введение в состав полимерной цепи сульфо-, фосфатных и других кислотных групп улучшает водоабсорбционные характеристики гидрогелей в солевых смесях моно- и поливалентных металлов, а включение азотсодержащих гетероциклических фрагментов не только лишь приводит к увеличению абсорбционной возможности материалов в аква смесях электролитов, да и Структура и объём диссертации к снижению горючести и повышению прочности этих материалов.

Создание полимерных композиций также позволяет получать материалы с новым комплексом физических и механических параметров, определяемых микрогетерогенностью системы и фазовыми взаимодействиями на границе раздела фаз полимер – наполнитель, т.е. в этом случае, когда конструкционные ресурсы полимерной матрицы уже исчерпаны. К примеру, внедрение в качестве Структура и объём диссертации модификаторов полимерной матрицы стеклянных заполнителей позволяет решить комплекс намеченных целей от увеличения деформационно-прочностных черт до получения материалов данной геометрической формы, а создание нанокомпозиционных материалов приводит к появлению целого ассортимента новых «интеллектуальных» полимерных материалов. Недостающая изученность сеточной структуры акриловых супервлагоабсорбентов и композиций на их базе и связи меж Структура и объём диссертации составом и физико-химическими и механическими качествами абсорбирующих материалов препятствует расширению способностей их внедрения, что делает этот вопрос очень животрепещущим.

Данная работа являлась частью исследовательских работ, проводимых при поддержке Министерства образования РФ «Фундаментальные исследования в области технических наук» (грант № 05–08–333–49–А «Новые оптимальные способы получения тетразолсодержащих мономеров и полимеров для Структура и объём диссертации нанокомпозитов и материалов мед назначения» и 2000/2002 года по базовым исследованиям в области технических наук, шифр гранта ТОО-9.2.-2078, № гос. рег. 01.2.00103042 «Акриловые тетразолсодержащие иммобилизанты и супервлагоабсорбен-ты»); Министерства образования и исследований Германии в рамках проектов «Новые нанокомпозиционные материалы как хим детекторы на базе низковато– и высокомолекулярных индикаторов» («Neue photonische Nanokompositmaterien für Структура и объём диссертации chemische Sensoren auf der Basis einzel– und polymolekularen Indikatoren») (номер проекта RUS 03/010) и «Стекло-гелевые нанокомпозиты: новые материалы для сотворения умных чернил с целью защиты от подделок жидкостей и жестких тел» («Glas-Gel-Nanokomposite: Neue Materialien für intelligente Tinten zur fälschungssicheren Markierung von Flüssigkeiten und Festkörpern Структура и объём диссертации») (RUS 05/A18), интернациональной программки образования в области четких наук (ISSEP) ДДФ Фаундейшн «Грант Санкт-Петербурга – 2004».

Цель истинной работы – создание акриловых полимерных матриц и композиционных материалов на их базе функционального предназначения, преднамеренно изменяющих свои свойства при изменении состава, критерий синтеза и характеристик среды.

В связи с поставленной целью в работе решались Структура и объём диссертации последующие задачки:

1) исследование макрокинетики процесса конструктивной сополимеризации акриловых гидрогелей, разработка действенных, на теоретическом уровне обоснованных способов регулирования состава, топологической структуры и параметров получаемых материалов;

2) установление воздействия критерий гелеобразования на закономерности формирования акриловых гидрогелей;

3) обоснование и разработка принципов сотворения полимерных композитов на базе стеклянных и углеродных заполнителей, установление закономерностей Структура и объём диссертации процесса синтеза и формирования полимерных матриц в присутствии заполнителей, также исследования их физико-химических черт;

4) исследование высококачественных и количественных черт акриловых полимерных матриц на базе исследования их структуры и параметров для сотворения материалов с широким комплексом потребительских параметров;

5) выявление нрава воздействия заполнителей на тепловую стабильность и горючесть полимерных композитов;

6) исследование Структура и объём диссертации приобретенных полимерных композиционных материалов на сопоставимость с живым организмом.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Развиты представления о путях сотворения полимерных материалов, владеющих высочайшими абсорбционными и физико-механическими чертами, которые послужили основой для получения и выпуска новых типов полимеров и композитов функционального предназначения.

В работе в первый раз:

1) развит новый подход к созданию Структура и объём диссертации высокоэффективных «умных» влагопоглощающих материалов последнего поколения на базе фосфор- и азотсодержащих сомономеров, обеспечивающих требуемые физико-химические и эксплуатационные свойства;

2) установлены кинетические закономерности протекания гелеобра-зования в системах акриловая кислота (АК) – 3-хлор-1,3-бутадиен-2-фосфиновая кислота (БФК) – N,N’-метилен-бис-акриламид (МБАА); акри-ловая кислота – 2-метил-5-винилтетразол – N,N Структура и объём диссертации’-метилен-бис-акриламид; акриловая кислота – 5-винилтетразол – N,N’-метилен-бис-акриламид и в гетерогенной системе мономер – полимерная матрица – наполнитель;

3) изучены, разработаны и научно обусловлены физико-химические закономерности сотворения полимерных материалов с предсказуемыми качествами;

4) установлены сорбционные закономерности и разработаны математические модели набухания для систем тетразол- (ТАС) и фосфорсодержащих акриловых сополимеров Структура и объём диссертации зависимо от ионной силы раствора, что позволило развить концепцию программирования черт новых полимерных материалов;

5) найдено отсутствие дискретного фазового перехода при набухании в аква смесях поливалентных металлов с концентрацией до 0,1 М для фосфор- и тетразолсодержащих сополимеров, что характерно для акриловых впитывающих компонентов, также высочайшие абсорбционные свойства тетразол- и фосфорсодержащих акриловых Структура и объём диссертации сополимеров; в первый раз показано, что суперабсорбенты, содержащие гетероциклические звенья, при концентрации ионов металлов наименее 10–4 М работают в режиме сорбции молекул растворителя; при большей концентрации – в режиме сорбции ионов металлов; определены последующие ряды: абсорбционной возможности акриловых сополимеров, содержащих звенья: 2-метил-5-винилтетразол > 5-винилтетразол > акриловая кислота и сорбционной активности металлов для ТАС Структура и объём диссертации: Cu(II)>Со(II)>Ni(II);

6) исследовано воздействие модификаторов: фуллерена и алюмо- и боросиликатных стеклосфер на структуру и характеристики полимерных композитов;

7) выявлены закономерности старения приобретенных гелей во время хранения;

8) разработаны способы получения биоактивного раневого покрытия с высочайшей сорбционной активностью по отношению к жидкостям (лимфе, моче, экссудату и Структура и объём диссертации т.д.).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

В работе сформулированы главные направления сотворения новых акриловых впитывающих компонентов и композитов на их базе функционального предназначения, в каких модификация приводит к существенному улучшению многофункциональных и эксплуатационных черт.

Разработаны методики получения абсорбирующих материалов, владеющих достаточной механической прочностью и высочайшей сорбционной способностью для чистки промышленных стоков от Структура и объём диссертации ионов би- и поливалентных металлов.

Показана возможность сотворения трудногорючих композиционных полимерных материалов для получения огнезащитных конструкций и регуляторов влажности в крупногабаритных объемах. Разработан и апробирован в критериях опытнейшего производства СКТБ «Технолог» процесс их получения. Класс горючести новых композиционных материалов Г–1. Получено положительное заключение ФГУ ВНИИПО МЧС Рф.

Разработанные биоактивные раневые покрытия Структура и объём диссертации могут быть применены в качестве сорбирующих повязок при местном лечении поверхностных, инфицированных и гнойных ран, также гранулирующих ран после ожогов. Проведенные, вместе с ВМА им. С.М. Кирова, исследования проявили, что местное применение на биологическом уровне активного фуллерен-содержащего раневого покрытия, предупреждает осложненное течение раневого процесса, на 20 - 25% уменьшает Структура и объём диссертации продолжительность заживления ран и может быть рекомендовано также для исцеления гнойно-некротических процессов, трофических язв и пролежней. Выпущена опытнейшая партия раневых повязок на базе новых композиционных материалов.

Доказана высочайшая эффективность предложенных водопоглощающих материалов в качестве регуляторов роста растений и «искусственной» земли в районах с засушливым климатом.

Практическая значимость неких частей Структура и объём диссертации работы и предлагаемых технических решений доказана патентом РФ и актами испытаний.

Материалы диссертации обобщены в учебно-методических пособиях А.В. Игруновой, Н.В. Сиротинкина, М.В. Успенской «Акриловые гидрогели» и В.А. Островского, Н.В. Сиротинкина, М.В. Успенской «5-аминотетразол и его производные» и употребляются в лекционных курсах на Структура и объём диссертации инженерно-физическом факультете СПбГУИТМО; разработанные экспериментальные методики употребляются в лабораторном практикуме по химии ВМС в СПбГТИ (ТУ).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Главные положения диссертационной работы были представлены на интернациональных, всероссийских и региональных конференциях, конгрессах, форумах и симпозиумах, в том числе на Всероссийской конференции «Сенсор–2000» (Санкт–Петербург, 2000); интернациональной научно-технической конференции Структура и объём диссертации «NATO advanced research workshop on the disordered ferroelectrics» (Kiev, Ukraine, 2003); интернациональной научно-технической конференции «Полимерные компо-зиты – 2003» (Гомель, 2003); научно-практической конференции «Теория и практика электро-химических технологий. Современное состояние и перспективы развития» (Екатеринбург, 2003); IX International Conference ‘The problems of salvation and complex formation in solutions’ (Plyos, 2004); на VI Всероссийской научно-технической Структура и объём диссертации конференции «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды» (Рыбинск, 2004); Международном оптическом конгрессе «Оптика XXI век» (Санкт – Петербург, 2004, 2006); Gesellschaft Deutscher Chemiker konf., Fortschritte bei der Synthese und Charakterisierung von Polymeren, (Düsseldorf, 2004); интернациональной конференции ICONO/LAT (Санкт – Петербург, 2005); IX интернациональной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры IX» (Одесса, 2005); XVI интернациональной Структура и объём диссертации конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Самара, 2006); VI международном молодежном научном форуме «Экобалтика–2006» (Санкт–Петербург, 2006); Всероссийском симпозиуме «Эффекты среды и процессы комплексообразования в растворах», (Красноярск, 2006); III Всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт–Петербург–Хилово, 2006); III Всероссийской научной конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров» (Иваново, 2006); интернациональной конференции «Фундаментальные Структура и объём диссертации трудности оптики (Санкт–Петербург, 2006); VI Интернациональной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2006); Русской школе–конференции «Биосовместимые наноструктурные материалы и покрытия мед назначения» (Белгород, 2006); XVII «Петер-бургских чтениях по дилеммам прочности»(Санкт–Петербург, 2007).

Результаты работы были представлены и оговорены на заседаниях Санкт – Петербургского семинара «Проблемы Структура и объём диссертации синтеза, переработки и внедрения полимерных материалов» Русского хим общества им. Д.И. Менделеева (Санкт – Петербург, 2003, 2007), также немецко-российских семинарах.

Достоверностьнаучных положений и выводов, приведенных в диссертационной работе, базируется на применении современных способов исследования полимеров, таких как ИК, 13С, 31Р, 1Н ЯМР – спектроскопии, способов электрической микроскопии и атомно Структура и объём диссертации-силовой микроскопии, дифференциально-термическому анализу, дифференциально-сканирующей колориметрии, ренгеноструктурный, элементный и рентгено-флуоресцентный анализы, эллипсометрии, также широким внедрением математико-статистических способов обработки результатов. В работе были применены современные физические концепции – фрактальный анализ и теория перколяции.

Публикации

Главные результаты исследовательских работ изложены в 82 публикациях и обобщены в монографии "Тетразолсодержащие акриловые полимеры", общим объемом 6,6 усл Структура и объём диссертации. п.л., материалах конференций, конгрессов, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов, также журнальчиках: «Журнал прикладной химии», «Журнал общей химии», «Пластические массы», «Оптика и спектроскопия», «Химическая промышленность», «Жизнь и безопасность», «Материалы. Технологии. Инструменты», «Научно-технический вестник СПбГУИТМО».

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, перечня использованных источников Структура и объём диссертации из 374 наименований, приложений. Диссертация изложена на 318 страничках и содержит 86 рисунков и 59 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены известные подходы к решению задачи сотворения полимерных материалов с высочайшими абсорбционными и физико-механическими чертами, проанализированы плюсы и их недочеты, проведен критичный анализ российскей и забугорной литературы, отражающей современное состояние исследовательских Структура и объём диссертации работ в этой области, что позволило найти цели и задачки работы, также избрать объекты исследования.

Во 2-ой главепредставлены объекты исследовательских работ, экспериментальные способы и методики расчета. В качестве объектов исследования выбраны:

5-винилтетразол 2-метил-5-винилтетразол; 3-хлор-1,3-бутадиен-2-

(ВТ) (МВТ) фосфиновая кислота(БФК)

· Сшитые сополимеры на базе акриловой кислоты и 3-хлор-1,3-бутадиен-2-фосфиновой Структура и объём диссертации кислоты (АК – БФК);

· Тетразолсодержащие акриловые сополимеры на базе акриловой кислоты и 5-винилтетразола (АК – ВТ) и акриловой кислоты и 2-метил-5-винилтетразола (АК – МВТ);

· Композиции на базе акриловых впитывающих компонентов и стеклосфер (алюмосиликатных и боросиликатных);

· Композиции на базе тетразолсодержащих акриловых сополимеров (АК – МВТ) и фуллеренов;

· Бинарные композиции на базе сшитой Структура и объём диссертации полиакриловой кислоты и алюмосиликатных стеклосфер и фуллеренов.


struktura-mehanizma-upravleniya.html
struktura-metodicheskoj-razrabotki.html
struktura-mezhdunarodnoj-torgovli-tovarami-kurs-lekcij-2-e-izdanie-pererabotannoe-minsk-2006-udk-339-9076-6.html