Д.х.н. Буркеев М.Ж., д.х.н. Тажбаев Е.М., к.х.н. Жакупбекова Э.Ж., Буркеева Г.К., Магзумова А.К.

Карагандинский государственный университет, Республика Казахстан

Влияние рН-среды на сополимеры акриловой кислоты и акриламида с ненасыщенной полиэфирной смолой

Большой интерес, проявляемый в последнее время к влагопоглощающим полимерам, представляющие собой, как правило полиэлектролитные сетки с низким числом узлов сшивания, обусловлен с одной стороны значительным прогрессом в теории заряженных сеток, с другой – рядом важных практических аспектов, среди которых влагопоглощающие материалы и изделия санитарного назначения, некоторые биомедицинские применения, агломелиорация засушливых почв, новые технологии растениеводства.

Как известно, свойства полиэфирных смол в основном определяются составом исходного полиэфира, методом его синтеза, строением и концентрацией мономера, сополимеризуемого с полиэфиром, и условиями сополимеризации. Одно из важных свойств ненасыщенных полиэфиров – их способность к сополимеризации с виниловыми мономерами, например, со стиролом было обнаружено лишь более четверти века тому назад [1-3]. Это послужило стимулом к интенсивному промышленному применению ненасыщенных полиэфиров.

Отвержденные продукты имеют хорошие физико-механические и химические свойства, которые можно варьировать путем соответствующего подбора мономеров.

С этой целью нами синтезированы сополимеры на основе ненасыщенной полиэфирной смолы (НПС) с акриловой кислотой (АК) и акриламидом (АА) и исследованы их свойства, поскольку известно, что полиэфирные смолы, содержащие АА, рекомендуется применять в виде растворов в органических растворителях для пропитки стеклянных или других нитей, лент и волокон с последующей сушкой и прессованием.

Ненасыщенная полиэфирная смола получена реакцией поликонденсации малеиновой кислоты и этиленгликоля при температуре 120-130⁰С [4]. Реакция контролировалась с помощью определения кислотного числа.

Реакции радикальной сополимеризации НПС-АК проводили в массе, НПС-АА в растворе диоксана в присутствии инициатора [ДАК]=8моль/м³ при температуре 333К.

Из экспериментальных данных установлено, что равновесное набухание сополимеров НПС – АК с увеличением содержания звеньев акриловой кислоты в составе исходной полимерной смеси возрастает. Так, максимальное значение степени набухания, равное 300 % характерно для сополимера с содержанием акриловой кислоты, равном 90 мас.%, а минимальное – 92 % для сополимера с содержанием акриловой кислоты 50 мас.%. На наш взгляд, основополагающим фактором, влияющим на набухание сополимеров НПС – АК является электростатическое отталкивание одноименно заряженных СОО^- кислотных групп.

В кислой среде из-за избытка ионов водорода диссоциация кислотных групп подавлена чем и объясняются минимальные значения α, подщелачивание раствора ведет к росту степени равновесного набухания. С возрастанием содержания акриловой кислоты в сополимере увеличивается содержание карбоксильных групп, способных гидролизоваться образовывая максимальное количество СОО^- ионов создающих "распирающее" осмотическое давление т.е., набухание. При увеличении АК в составе исходной мономерной смеси от 50 до 90 мас. % равновесное набухание соответсвующих сополимеров возрастает в 3,3 раза.

В системе НПС-АА с увеличением содержания в сополимерах звеньев АА область рН, соответствуящая минимальной сорбционной емкости гидрогеля, смещается в более щелочную сторону. По-видимому, это объясняется частичным гидролизом акриламидных звеньев: как известно, даже небольшая доля гидролизованных акриламидных групп способна оказать существенное влияние на ход процесса [5], поскольку соотношение АА в исследуемых системах значительна по отношению к звеньям НПС. В результате компенсация избыточных отрицательных зарядов полимерной сетки НПС-АА, ведущая к коллапсу геля происходит при более высоких значениях рН.

Таким образом, можно сделать вывод что, сополимеры на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с акриловой кислотой ведут себя как полиэлектролиты, а с акриламидом – как полиамфолиты.

Список литературы

1 Дубровский С. А., Казанский В. С. Термодинамические основы применения сильно набухающих гидрогелей в качестве влагоабсорбентов // Высокомолекулярные соед. 1993. Т. А.35. № 10. С.1712-1719

2 Галаев И. Ю. «Умные» полимеры в биотехнологии и медицине // Успехи химии. 1995. T. 64. № 5. С.505-524.

3 Brit. Pat. 32. № 2. 29.34. Parkyn B.// 1959

4 Инновационный патент №31799/02. / Буркеев М.Ж., Тажбаев Е.М., Мустафин Е.С., Фомин В.Н., Магзумова А.К. Способ получения ненасыщенной полиэфирной смолы из малеиновой кислоты и этиленгликоля. // Опубл. 26.12.2008.

5 Tanaka T. Collaps of gels and the critical end point // Phys. Rev. Lett. 1978. Vol.40. № 12. P.820-823.