РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Гели. Типы гелей. Способы получения 9
1.2. Структурирование поливинилового спирта 10
1.3. Свойства, получение, применение исходных компонентов 15
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Ошибка! Закладка не определена.
2.1. Приборы и реактивы Ошибка! Закладка не определена.
2.2. Синтез материалов Ошибка! Закладка не определена.
2.3. Методы исследования физико-химических свойств исходных реагентов и
синтезированных гелей Ошибка! Закладка не определена.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Ошибка! Закладка не определена.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ошибка! Закладка не определена.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРА 24
В последние десятилетие среди большого круга полимерных материалов полимерные гели занимают особое место, они нашли широкое применение в различных областях, связанных с медициной и биотехнологией, пищевой промышленностью, строительной индустрией и с процессами добычи и транспорта нефти. Несмотря на большое число работ в области создания подобных систем, проблема разработки материала, удовлетворяющего широчайшему спектру требований и обладающего при этом доступностью и простой технологией получения, и низкой стоимостью, по- прежнему, остается не решенной. Перспективным полимером, который может решить данную проблему, является поливиниловый спирт (ПВС). Используя различные способы структурирования растворов ПВС можно получить материалы с широким спектром свойств.
Благодаря наличию гидроксильных групп в ПВС, при физическом сшивании образуются эластичные, пористые и нерастворимые в воде материалы, называемые криогелями. Также, поливиниловый спирт является отличным объектом для химической модификации, поскольку его гидроксильные группы доступны для дальнейших реакций. Реакции химического структурирования являются одними из наиболее часто используемых способов для улучшения физико-химических свойств поливинилового спирта. Существует много способов химического структурирования ПВС, например, взаимодействие с альдегидами является одним из наиболее часто используемых способов. Часто используемые сшивающие агенты - это дифункциональные соединения, такие как глутаратальдегид. Гидроксильные группы поливинилового спирта реагируют с альдегидами с образованием поливинилацеталей. В данной работе детально была изучена реакция «сшивки» ПВС глиоксалем. Эта реакция также была изучена с точки зрения криоструктурирования.
Цель работы: установление зависимостей получения, исследование физикохимических и реологических свойств криогелей ПВС и гелей поливиниловый спирт / глиоксаль.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
• Исследовать влияние концентрации, температуры, скорости сдвига на вязкость исходных водных растворов ПВС;
• Оценить влияние концентрации ПВС на значения модуля упругости и на время релаксациикриогелей, сформированных из двухкомпонентных (поливиниловый спирт и вода) растворов;
• Исследовать влияние концентрации исходных реагентов, температуры, рН среды на кинетику реакции и на конверсию поливинилового спирта в реакции сшивания поливинилового спирта глиоксалем.
• Сравнить свойства криогелей поливинилового спирта и криогелей сшитых глиоксалем.
Объекты исследования:
• растворы поливинилового спирта;
• двухкомпонентные криогели (поливиниловый спирт и вода);
• гели, сшитые глиоксалем;
• трехкомпонентные криогели (поливиниловый спирт / глиоксаль и вода)
1. Получены криогели ПВС (с концентрацией ПВС 5, 6, 7, 8, 9, 10 масс. %) и гели состава поливиниловый спирт / глиоксаль (с концентрациями 5/5; 5/10; 5/15; 5/20; 6/5; 6/10; 6/15; 6/20; 8/5; 8/10; 8/15; 8/20 масс. %), исследованы их физикохимические, реологические и механические свойства;
2. Установлено, что увеличение вязкости раствора, наблюдаемое при химической «сшивке» ПВС глиоксалем, свидетельствует об увеличении характеристической вязкости и молекулярной массы макромолекул; Молекулярная масса ПВС модифицированного глиоксалем в два раза больше исходного и составила 252 000.
3. Реакция ПВС с глиоксалем имеет первый порядок и значение энергии активации 54 кДж; Также установлено, что с увеличением концентрации глиоксаля в два раза скорость реакции увеличивается в 2,5 раза. С увеличением концентрации ПВС на 3 масс. % скорость реакции повышается в 3 раза. С увеличением температуры и кислотности среды (от 7 до 4) так же приводит к увеличению скорости реакции.
4. Показано, что с увеличением деформации (до 4 %) и концентрации ПВС (от 5 до 10 масс. %) наблюдается рост модуля упругости в 7 раз и времени релаксации образцов криогелей ПВС. Для гелей ПВС / глиоксаль после криообработки модуль упругости повышается относительно исходных гелей, но имеет более низкие значения по сравнению с криогелями ПВС без добавки глиоксаля.
