Сорбційно здатні металовмісні гідрогелі на основі кополімерів полівінілпіролідону

Abstract

This thesis is devoted to the development of theoretical bases receipt of a new sorption capable metallconteinig functionally active hydrogels materials based on polyvinylpyrrolidone copolymers. The influence of a different factors on physico-mechanical and physicochemical properties of metalcontaining copolymers was investigated. The main principle of the polymerization of polivinilpirrolydone – hydroxyethylmethacrylate compositions in presence of metal particles at a room temperature in the presence of oxygen was determined. The mechanism of catalysis through intermediate complexes with the transfer of charge between the components of initial composition was confirmed. The catalytic influence of metals in polymerizations of 2-HEMA in presence of PVP was discovered. The influence of nature and concentrations of metal on forming of structure of metalcontaining copolymers of PVP and connection of structural descriptions with a physicochemical, chemical and sorption properties were observed. Electroconductivity of the metal containing hydrogels materials depending on composition, method of preparations of metalcontaining hydrogels and external terms, and also influence of рН environment, nature of chemical solutions, is done on chemical stability of materials and electroconductivity properties was investigated. Диссертация посвящена созданию теоретических основ, синтеза новых сорбционно способных металлосодержащих гидрогельных функционально-активных материалов, на основе сополимеров поливинилпирролидона, исследованию влияния разных факторов на физико-механические характеристики синтезированных сополимеров. Впервые установлены закономерности полимеризации поливинилпирролидон-метакрилатных композиций в присутствии металлического дисперсного наполнителя различной природы при комнатной температуре, без предварительной очистки от кислорода, подтвержден механизм катализа через комплексообразование с переносом заряда между компонентами исходной композиции. Установлено, что металлы выступают катализаторами полимеризации 2-ОЭМА в присутствии ПВП. Доказано присутствие физического взаимодействия в системе ОЭМА-ПВП-метал, а взаимодействие ОЭМА и ПВП с металлической поверхностью определяется природой и активностью самого металла к исследуемой системе, которая коррелирует с кинетикой привитой полимеризации (мет)акрилату на ПВП. Установлена взаимосвязь степени сшивания и химического строения полученных сетчатых сополимеров с составом реакционной композиции и природы металла. При росте количества ПВП в сополимере наблюдается уменьшение константы Хаггинса, соответственно, увеличение гидрофильности сополимера, что обеспечивает сорбционные характеристики металлосодержащих ОЭМА-ПВП сополимеров. Показано влияние природы и содержания металла на формирование структуры и связь структурных характеристик сетки с физико-механическими, химическими и сорбционными свойствами сополимеров ПВП. Разработаны основы получения металлосодержащих электропроводных гидрогельных материалов на основе ОЭМА-ПВП в магнитном поле с небольшими количествами ферромагнетика, который способствует ориентации его частиц и созданию однонаправленной электропроводимости. Полученные гидрогели владеют анизотропией электропроводности, которую можно изменять в заданном направлении, изменяя природу, количество металла та напряженность магнитного поля. Исследовано электропроводимость синтезированных металлосодержащих гидрогелей в зависимости от композиционного состава, метода получения металлонаполненных гидрогелей и внешних условий полимеризации, а также определено влияние рН среды, природы химических растворов, на химическую стойкость материалов и электропроводные свойства. Дисертація присвячена створенню теоретичних основ одержання нових сорбційно здатних металовмісних гідрогельних функціонально-активних матеріалів на основі кополімерів полівінілпіролідону, дослідженню впливу різних чинників на фізико-механічні, фізико-хімічні характеристики синтезованих металовмісних кополімерів. Вперше встановлені закономірності полімеризації полівінілпіролідон-метакрилатних композицій в присутності металевого дисперсного наповнювача різної природи при кімнатній температурі, без попереднього очищення від кисню, підтверджено механізм каталізу через комплексоутворення з перенесенням заряду між компонентами вихідної композиції. Встановлено, що метали є каталізаторами полімеризації 2-ГЕМА у присутності ПВП, їх каталітична активність залежить від величини від’ємного електрохімічного потенціалу. Встановлено вплив природи та вмісту металу на формування структури металовмісних кополімерів ПВП та визначений зв’язок структурних характеристик полімерної сітки з фізико-механічними, хімічними та сорбційними властивостями кополімерів. Досліджено електропровідність синтезованих металовмісних гідрогелевих матеріалів залежно від композиційного складу, методу синтезу металонаповнених гідрогелів та зовнішніх умов полімеризації, а також встановлено вплив рН середовища, природи хімічних розчинів на хімічну стійкість матеріалів та електропровідні властивості синтезованих матеріалів.