Полимеризация N-изопропилакриламида в водной среде тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

НАГАЕВ ИСЛАМ ХАРОНОВИЧ

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ^ИЗОПРОПИЛАКРИЛАМИДА В ВОДНОЙ СРЕДЕ

02.00.06 - Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА 2005

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И.Менделеева и Институте элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской Академии Наук

Научный руководитель - проф., д.х.н. Штильман М.И.

Официальные оппоненты

Проф.,д.х.н. Коршак Ю.В. Проф.,д.х.н. Ямсков ИЛ.

Ведущая организация - ОАО «Институт пластмасс им. Г.С.Петрова»

Зашита состоится

2005 г. на заседании

диссертационного совета Д 212.204.01 в'РХТУ им. Д.И.Менделеева (125047 Москва, Миусская пл., д.9) в I Ч. °Р ^О

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им.Д.И.Менделеева.

Автореферат диссертации разослан 2005 г.

/I

Ученый секретарь Диссертационного совета

Л.Ф.Клабукова

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы.

Макромолекулярные системы, способные обратимо реагировать на незначительные изменения внешней среды за счет изменения своей конформации и характера межмолекулярных взаимодействий привлекают серьезное внимание как возможная основа для создания материалов и устройств в первую очередь медико-биологичсского назначения.

Одной из групп таких высокомолекулярных соединений являются термочувствительные полимеры, растворы которых образуют сепарированную фазу в определенном узком температурном диапазоне. Наиболее интересными из этой группы являются полимеры, растворы которых, в первую очередь водные, расслаиваются при нагревании, т.е. обладающие нижней критической температурой смешения (НКТС). В этих случаях различия в природе взаимодействий, вызывающих фазовый переход, наиболее сильно проявляются в температурной зависимости растворимости и агрегации макромолекул в растворе. Сохраняются эти закономерности и в случае гидрогелей полимеров, что проявляется в улучшении набухания или коллапсе геля.

Такие полимеры и гели на их основе проявили себя как перспективные компоненты систем доставки лекарственных препаратов, иммобилизованных форм биокатализаторов и клеток, элементов биоаналитических устройств, специальных мембранных конструкций и т. п. Причем, эффективность всех этих систем в существенной мере зависит от тонкой организации макромолекул полимера, доступности его гидрофильных и гидрофобных фрагментов и их пространственного расположения. Причем в значительной мере эти характеристики макромолекулы могут быть заложены на стадии ее синтеза. В то же время, влияние особенностей синтеза термочуствительных полимеров на их свойства изучены недостаточно.

Наиболее изученным среди полимеров, образующих водные растворы с НКТС, является поли^-изопропилакриламид) (ПолиИПАА). Однако его синтез в водных средах исследован мало, т.к. полимер обычно получают радикальной полимеризацией в органических растворителях. А так как способность ПолиИПАА к температурно-зависимому изменению конформации проявляется как раз в воде, изучение особенностей полимеризации данного мономера в водных средах является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследования

В этой связи целью настоящей диссертационной работы явилось исследование закономерностей образования ПолиИПАА в водных средах при радикальной полимеризации соответствующего мономера в широком диапазоне температур от -20 °С до +60°С, охватывающем области ниже и выше НКТС, а также замороженные системы, и изучение влияния фазового состояния реакционной массы на некоторые свойства получаемого полимера.

Научная новизна работы

Показано, что при синтезе ПолиИПАА радикальной полимеризацией в водной среде в трех температурных диапазонах - положительной температуре ниже НКТС (НКТС ПолиИПАА с водой лежит в интервале 32-34°С), положительной температуре

выше НКТС и в замороженных системах образуется полимер с различным молекулярно-массовым распрелелением и различным сродством к растворителю (воде).

Исследованием характеристик полимера методами вискозиметрии и светорассеяния установлено, что в интервале положительных температур, предшествующих НКТС, в растворе полимера происходит сложная перестройка конформации цепей полимера, сопровождающаяся ассоциацией его молекул с образованием агрегатов без визуального нарушения гомогенности системы. Сродство полимера к растворителю (воде) в существенной мере определяется условиями его синтеза.

Найдено, что при синтезе ПолиИПАА в узком диапазоне положительных температур ниже НКТС (24-27°С) наблюдается образование полимера с повышенной молекулярной массой, что, связано с тем, что при данной температуре в реакционной массе создаются условия, отличные от условий протекания полимеризации в других температурных интервалах.

Впервые успешно проведена радикальная полимеризация ИПАА в неглубоко замороженных водных средах, получен с хорошим выходом полимер, обладающий высокой молекулярной массой (до 106Да).

Установлено, что при криополимеризации ИПАА в неглубоко замороженных водных средах наблюдается экстремальная зависимость выхода полимера от температуры криосинтеза (с положением максимума в узком интервале отрицательных температур от -14°С до -16°С). При этих же температурах наблюдается образование полимера с наименьшими молекулярными массами, что определяется сочетанием скоростей реакций роста, обрыва и передачи цепи.

Показано, что при криополимеризации введение в полимеризационную систему небольших количеств полимера, полученного ранее, сопровождается значительным повышением выхода ПолиИПАА.

Практическая значимость работы.

Выявлены условия, позволяющие регулировать выход, молекулярную массу и лиофильно-лиофобный баланс ПолиИПАА. Показано, что путем изменения температурного режима его синтеза методом радикальной полимеризации в водной среде могут быть получены полимеры с широким спектром молекулярных масс. Это может быть использовано для получения полимера с заданными характеристиками, предназначенного для применения в устройствах и препаратах медико-биологического назначения, в которых этот полимер используется как носитель биологически активных веществ, регулятор мутности растворов, флокулянт и т.н.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на ряде конференций -XVII и XVIII Международных конференциях «МКХТ-2003» и «МКХТ-2004» и Международной конференции студентов и аспирантов. «Современные направления химии» [Одесса], 2005.

Публикации. По теме данного исследования опубликовано 5 научных работ.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

С целью выявления влияния фазового состояния системы на полимеризацию ИПАА в водных средах исследование образования полимера проводили в трех температурных диапазонах - при положительных температурах ниже НКТС - от +20 до + 34°С, при положительных температурах выше НКТС - от +34 до +60°С, а также в водных замороженных растворах от -20 до -10°С. Для того, чтобы обеспечить протекание полимеризации в этих условиях, в качестве инициатора была использована окислительно-восстановительная система персульфат аммония -тетраметилэтилендиамин, позволяющая обеспечить образование полимера с высокими выходами во всех указанных температурных диапазонах.

2.1. Полимеризация ИПАА при положительных температурах

При изучении полимеризации ИПАА в воде, меняя температуру синтеза, можно наблюдать изменение фазового состояния реакционной массы. При температуре ниже НКТС (от 20 до 32-34°С - для ПолиИПАА) полимеризация является гомофазной, т.е. полимер и мономер растворяются в реакционной среде. При температуре выше НКТС (от 34 до 60°С и выше) - гетерофазной, т.е. мономер ИПАА растворим в реакционной среде, а полимер ПолиИПАА образует отдельную преципитирующую фазу, набухшую в растворителе.

При проведении реакции мономер растворяли в деминерализированной воде, дезаэрировали, термостатировали при заданной температуре, затем добавляли инициатор персульфат аммония и ускоритель распада перекиси тетраметилэтилендиамин. Реакционную массу выдерживали при перемешивании при заданной температуре, затем охлаждали и очищали от низкомолекулярных фракций и непрореагировавшего мономера диализом. Полимер выделяли лиофильной сушкой. При этом в интервале температур, близком к НКТС (ох 20 до 37°С), температура синтеза изменяли с шагом 1°С, а повторение эксперимента проводили как минимум трижды.

В ходе исследования измеряли выход полимера и средневязкостную молекулярную массу методом капиллярной вискозиметрии.

Молекулярно-массовое распределение образующегося полимера оценивали методом гельпроникающей хроматографии. Оценку размеров и молекулярной массы макромолекул и их ассоциатов проводили методом светорассеяния.

Для сравнения параллельно проводили и исследовали полимеризацию в аналогичных условиях незамещенного акриламида (АА), водные растворы которого не имеют НКТС. При полимеризации АА в водном растворе процесс протекал в гомофазной среде во всем изученном диапазоне температур. Сравнение результатов полимеризации двух мономеров позволило более полно выявить особенности влияния на полимеризацию ИПАА фазовой неоднородности реакционной массы.

Зависимости выхода и М,) ПолиИПАА и ПАА, полученных при положительных температурах, приведены на рис. 1 и 2. Как видно, в обоих случаях выход полимеров возрастал с ростом температуры синтеза и для и для ПАА, несмотря на то,

что, в случае полимеризации ИПАА, гомофазный процесс меняется на гетсрофазный при переходе через НКТС.

«о

55

50 -,-1-1-,-1-1-1

0 10 20 30 40 50 60 70

Температур* снкгеи. о С

Рис. 1. Зависимость выхода ПолиИПАА и ПАА от температуры синтеза (1- ПолиИПАА, 2- ПАА), [М] = 0,5моль, [ПСА] = 1,75 ммоль, [ТМЕД] = 8ммоль).

0-1-,—--,-,----—-,-

О 10 20 30 40 50 60 70

Тмиирпура сиктш, ОС

Рис. 2. Зависимость средневязкостной молекулярной массы ПолиИПАА и ПАА от температуры синтеза. (Обозначения те же, что на рис. 1). (Результаты определений выполненных в диапазоне 25-28°С получены как средние из 6 параллельных измерений. В остальных случаях - из 3 параллельных измерений).

Наблюдаемые зависимости свидетельствуют о том, что в растворе при температуре, далекой от НКТС, полимеризация ИПАА и АА протекает по аналогичным закономерностям. В то же время при температурах, непосредственно предшествующих НКТС, при полимеризации ИПАА наблюдается значительное увеличение молекулярной массы образующегося полимера. Этот факт, достоверность которого подтверждена при неоднократном повторении процесса, может означать, что при данных температурах в реакционной массе создаются условия, отличные от условий протекания полимеризации в других температурных диапазонах.

В температурном диапазоне вблизи НКТС пространственную структуру макромолекул ПолиИПАА определяет конкуренция между гидрофобными взаимодействиями и водородными связями. Такая конкуренция приводит к изменению соотношения параметров растворимости в системах «мономер - растворитель» «полимер - растворитель» и «полимер - мономер». Можно предположить, что при температуре синтеза 26-27°С соотношение этих параметров таково, что рост цепи макромолекулы происходит в полимерном клубке, в котором за счет усиления гидрофобных взаимодействий и ослабления водородных связей повышается растворимость мономера. Полимеризация в такой полимерной частице, как в своеобразном реакторе, может привести к увеличению молекулярной массы полимера за счет преобладания реакции роста цепи над реакциями ее обрыва.

2.1.1. Молекулярно-массовос распределение полимера, полученного при различном фазовом состоянии реакционной массы

На рис. 3 для сравнения приведены хроматограммы полимеров, синтезированных при температурах 20"С и 26°С (в тексте работы приведены хроматограммы всех синтезированных в различных условиях полимеров).

Как видно, полимеры обладают довольно широким полимодальным ММР, причем, несмотря на относительно небольшую разницу в температурах реакции, наблюдается принципиальное различие в молекулярно-массовом распределении. Это подтверждает значительную сложность процессов, протекающих в исследуемой системе.

Доля высокомолекулярных фракций особенно высока на хроматограмме полимера, синтезированного при температуре 26°С, что подтверждает данные вискозиметрии. Средневязкостная молекулярная масса его равна 8,86* 105 (для сравнения, Мц ПолиИПАА, синтезированного при 20°С, составляет 6,75« Ю5, а при ЗО°С, соответственно, 5,01 *105)

Как следует из приведенных результатов исследований, процесс полимеризации ИПАА в водной среде является многофакторным. Конкуренция различных факторов приводит к получению сложных зависимостей результатов полимеризациошюго процесса от условий синтеза полимеров.

Рис. 3. Хроматограммы ПолиИПАА, полученного при температурах синтеза 20°С(а) и 26°С(б).

2.1.2. Изучение поведения в водном растворе полимеров, полученных при положительных температурах

Целью данной части работы было изучение методами вискозиметрии, статического и динамического лазерного светорассеяния влияния температуры исследования на характеристики растворов ПолиИПАА, синтезированного при двух различных температурах ниже (25°С) и выше (45°С) НКТС. Исследования проводились в температурном интервале 20-29°С, в котором еще не происходит изменения фазового состояния полимерного раствора, т.е. в том температурном интервале, в котором исследовалась гомофазная полимеризация мономера.

2.1.2.1. Вискозиметрия водных растворов

Результаты вискозиметрических исследований при различных температурах исследуемого интервала (20-29°С) образцов ПолиИПАА, синтезированных при температуре 25°С и 45°С, приведены па рис.5.

Для обоих полимеров значение характеристической вязкости раствора при 20°С выше, чем при 29°С, что косвенно свидетельствует о компактизации макромолекул в

растворе, но закономерности изменения вязкости раствора с ростом температуры неодинаковы. Вязкость раствора ПолиИПАА-25 с ростом температуры от 20°С до 29°С постепенно уменьшается во всем исследуемом диапазоне температур. На рисунке 4 приведены результаты параллельных опытов.

С другой стороны, характеристическая вязкость раствора ПолиИПАА-45 при повышении температуры с 20°С до 23-24°С растет, что свидетельствует о увеличении в этом диапазоне размеров макромолекулярного клубка, а при повышении температуры с 24-26°С до 29°С уменьшается.

Этот факт подтверждает, что термическое поведение ПолиИПАА в водном растворе неодинаково для полимеров, синтезированных при температуре выше и ниже НКТС.

Рис. 4. Зависимость характеристической вязкости ПолиИПАА, полученного

при температурах синтеза 25 (1) и 45°С (2), от температуры исследования.

2.1.2.2. Исследование растворов полимеров методом светорассеяния.

В данном разделе работы методом статического лазерного светорассеяния были определены средневесовая молекулярная масса частиц, существующих в данном случае в растворе (М»*), и второй вириальный коэффициент (А2), как известно, рассматриваемый как характеристика сродства полимера и растворителя, образцов ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 в диапазоне температур от 20 до 28 С.

В предварительных экспериментах было установлено отсутствие асимметрии рассеяния света для изучаемых образцов ПолиИПАА, что говорит о сферической форме частиц в водной среде в изученном диапазоне температур.

На рис. 5 представлены температурные зависимости средневесовой молекулярной массы и второго вириального коэффициента для образцов ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 в водном растворе.

С повышением температуры (по данным статического светорассеяния) наблюдается возрастание массы рассеивающих частиц в обоих образцах, что свидетельствует о наличии агрегационных процессов, но для сравниваемых полимеров они происходят по-разному.

Рис. 5. Влияние температуры на массу частиц (М»*) и второй вириальный коэффициент образцов ПолиИПАА-45 и ПолиИПАА-25 в водной среде.

Для образца ПолиИПАА-25 повышение М,, (рис.5, А) начинается только с 24°С и достигает практически двукратного увеличения при 28°С. Этот результат указывает на агрегацию макромолекул в воде, происходящую в исследуемом диапазоне температур, начиная с 24°С, которая сопровождается повышением термодинамического сродства (рис.5, А) образующихся агрегатов к растворителю, что характерно для агрегации по гидрофобному механизму.

В случае образца ПолиИПАА-45, полученного в условиях фазового разделения системы, повышение температуры в рассматриваемом диапазоне приводит к возрастанию молекулярной массы агрегатов (рис.5, Б) уже при 21°С. При дальнейшем повышении температуры рост молекулярной массы продолжается, но замедляется, и достигает практически двукратного увеличения при температуре 29°С.

При этом второй вириальный коэффициент (рис.5, Б) имеет положительные значения, которые остаются близкими в диапазоне температур от 21 до 28°С, указывая на термодинамически хорошее качество растворителя для ПолиИПАА-45 во всем этом диапазоне температур. Однако при 29°С наблюдается ухудшение термодинамического качества растворителя, что выражается в уменьшении положительной величины

Средний гидродинамический радиус частиц образцов ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 был определён в водных растворах (5 х10'3 г/мл) методом динамическоголазерного светорассеяния.

На рис. 6 представлены зависимости Къ частиц ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 в водном растворе от температуры.

80

Кк(нм)50

60

70

40

30

-в-ПолиИПАА-25 -•-ПолиИПАА-25

20

18 20 22 24 26 28 30 Темяерпура°С

Рис. 6. Влияние температуры на гидродинамический радиус ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 в водной среде.

Как видно, размер рассеивающих частиц ПолиИПАА-25 с ростом температуры возрастает. Зависимость эта монотонна, экстремумов на ней не наблюдается. В отличие от частиц ПолиИПАА-25, зависимость размера рассеивающих частиц ПолиИПАА-45 от температуры исследования носит экстремальный характер с максимумом при температуре 24-26°С.

Резкое возрастание И), ПолиИПАА-45 при повышении температуры от 21 до 24°С вероятно обусловлено формированием агрегатов полимерных частиц, по-видимому, за счёт усиления гидрофобного притяжения между ними с ростом температуры. При этом термодинамическое сродство ПолиИПАА-45 к водной среде сохраняется (рис. 5, Б). Последующее понижение ^ с дальнейшим ростом температуры при некотором росте массы рассеивающих частиц (см. рис. 6Б), возможно, связано со сжатием полимерных частиц, формирующих агрегаты ПолиИПАА-45, за счёт усиления внутримолекулярных гидрофобных взаимодействий с ростом температуры. Кроме того, ухудшение термодинамического качества растворителя для ПолиИПАА-45 в этом температурном интервале (см. рис. 5, Б) также может привести к уменьшению величин за счёт уменьшения коэффициента набухания полимерных частиц.

Как видно, для полимера, полученного выше НКТС (ПолиИПАА-45), значения К.!, значительно выше, чем у полимера, полученного ниже НКТС (ПолиИПАА-25). Но одновременно с изменением гидродинамического радиуса рассеивающей частицы меняется и ее масса (см. рис.5 А,Б).

На рис. 7 представлена зависимость величины обратно

пропорциональной плотности частицы, для ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 при различных температурах. Видно, что характер зависимостей (ниспадающая кривая и экстремальная кривая, соответственно, для образцов ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45), представленных на рис.7, а также на приведенном выше рис.4, аналогичен.

15 17 19 21 23 25 27 29 Температура, °С

Рис. 7. Влияние температуры на соотношение для растворов

ПолиИПАА-25 и ПолиИПАА-45 в водной среде.

Т.е. изменение с температурой как вязкости, так и соотношения для

полимера ПолиИПАА-25 представляет собой монотонные кривые без экстремумов, которые с ростом температуры плавно понижаются. Для полимера ПолиИПАА-45 зависимости вязкости и соотношения Ц^/М». от температуры носят экстремальный характер с максимумом в интервале температур 23-26°С.

Таким образом, можно считать определенным, что в диапазоне температур, предшествующих фазовому разделению системы, предыстория полимера, т.е. получен он при температуре ниже НКТС или выше ее, заметно влияет на его способность к образованию агрегатов в растворе и характер сродства с растворителем, в данном случае водой.

2.2. Криополимсризация ИПАА

В данном разделе работы были изучены криополимеризация ИПАА и влияние изменения незамороженной жидкой микрофазы (за счет изменения температуры реакции и добавления небольших количеств ранее полученного полимера) па свойства образующегося полимера.

Реакцию проводили при температурах -10°С до -20°С, изменяя в опытах температуру с шагом 2°. Концентрация добавленного ПолиИПАА в реакционной массе составляла от 0,1 до 1%.

Замораживание реакционной массы осуществлялось с использованием методики "низкотемпературной закалки". Водный раствор мономера, содержащий инициаторы и (при необходимости) растворенный ПолиИПАА, замораживали при -196°С (температура кипения жидкого азота), затем помещали в криостат с заданной отрицательной температурой из выбранного диапазона. Это позволяло быстро провести замораживание системы, исключающее начало протекания реакции в неполностью замерзшем растворителе.

Нагревание образца до заданной отрицательной температуры сопровождалось подплавлением закристаллизованного растворителя с образованием жидкой микрофазы. Длительность выдержки замороженного образца при выбранной температуре составляла 20 часов. Увеличение продолжительности криополимеризации более 20 часов не приводило к изменению выхода полимера. Поскольку объем реакционной смеси в этой серии исследований был небольшой (5 мл), все температурные изменения в реакционной системе проходили достаточно быстро.

На рис.8 приведены зависимости выхода (А) и средневязкостной молекулярной массы (Б) образующегося полимера от температуры криосинтеза, которые носят экстремальный характер.

При понижении температуры синтеза от -10°С до -16°С наблюдается увеличение выхода полимера (с 23% до 55%), а при дальнейшем понижении температуры синтеза (до -20°С) выход полимера падает (с 55% до 32%). Это свидетельствует о том, что усиление криоконцентрирования при понижении температуры от -10°С до -16°С приводит к увеличению эффективности полимеризации. При дальнейшем понижении температуры с благоприятным для эффективности полимеризации фактором - криоконцентрированием начинают успешно конкурировать неблагоприятные - понижение скорости химических процессов и увеличение вязкости системы, что приводит к снижению выхода полимера.

1М

м

эо г

«'«««■« »о

-22 -20 -18 -16 -14 -12 -19 -Я

Тсмяфптря, ОС

■ 2 • 1

■-1-1-1-1-,-1-—1-0

-22 -20 .1« -11 -14 .12 -10 -«

Тфмгирагтура, *С

Рис. 8. Зависимости выхода (А) и средневязкостной молекулярной массы (Б)

ПолиИПАА от температуры криосинтеза ([М] = 0,5 моль/л, [ПСА] = 1,75 ммоль/л, [ТМЭД] = 8 ммоль/л)

На кривой зависимости средневязкостной молекулярной массы от температуры криосинтеза также наблюдается экстремум (минимум) при -16 °С. Минимальное значение средневязкостной молекулярной массы равно 3,5 х105. Снижение молекулярной массы полимера при понижении температуры с -10°С до -16°С, вероятно, может быть объяснено тем, что с увеличением степени криоконцентрирования реагентов увеличивается вероятность реакций рекомбинации радикалов, обрыва и передачи цепи. С дальнейшим понижением температуры, вероятно, возрастание вязкости системы приводит к уменьшению подвижности макрорадикала и снижению вероятности реакций обрыва цепи, что в свою очередь ведет к росту молекулярпой массы полимера.

Полученные закономерности изменения молекулярной массы полимеров при изменении температуры синтеза хорошо подтверждаются результатами хроматографических исследований (приведены в работе).

В работе была исследована криоиолимеризации ИПАА в присутствии добавленного ПолиИПАА с различными его концентрациями в

реакционной смеси (0,1-1%). Данное исследование было предпринято с целью установления влияния присутствия ПолиИПАА в реакционной массе на начальных стадиях криосинтеза на ход полимеризации мономера.

2«

,-,-- , - --- »

-22 -20 -1« -16 -14 -12 -10 -8

Теиперпур*, °С

Рис. 9. Зависимость выхода полимера от температуры криосинтеза при различных концентрациях добавленного полимера.

Из данных, приведенных на рис. 9 следует, что экстремальный характер зависимости выхода полимера от температуры проявляется при всех концентрациях добавленного полимера. При этом выход полимера без добавления полимера к исходной реакционной смеси во всех случаях ниже, чем выход полимера в присутствии добавленного ПолиИПАА, но от концентрации добавленного полимера он зависит в гораздо меньшей степени. Это отличие прослеживается при всех температурах криосинтеза.

Экстремальный характер зависимости средневязкостной молекулярной массы ПолиИПАА от температуры криосинтеза также проявляется при всех концентрациях добавленного полимера.

На рис. 10 представлено влияние температуры криосинтеза на молекулярную массу образующегося полимера при количествах введенного ПолиИПАА от 0,25% до 1%.

Рис.10. Зависимости средневязкостной молекулярной массы ПолиИПАА от

температуры криосинтеза при различных концентрациях добавленного полимера.

Как видно, экстремальные точки лежат в узком интервале отрицательных температур - от -14°С до -16°С.

Аналогично случаю криополимеризации ИПАА без добавления в реакционную массу полимера, снижение молекулярной массы полимера при понижении температуры с -10°С до -16°С, вероятно, может быть объяснено криоконцентрированием растворенных реагентов - мономера и инициатора, и, как следствие, увеличением вероятности реакций рекомбинации радикалов, обрыва и передачи цепи. С дальнейшим понижением температуры, очевидно, «включается» феномен гель-эффекта, т.е. возрастание вязкости системы приводит к уменьшению вероятности реакций обрыва цепи и, соответственно, к росту молекулярной массы полимера.

Таким образом, при изучении влияния температуры замороженной реакционной массы на ход криополимеризации ИПАА было обнаружено, что зависимости выхода полимера и его молекулярной массы от температуры носят экстремальный характер. При добавлении ПслиИТТАА в реакционную смесь зависимость выхода полимера и его молекулярной массы от температуры сохраняла такой же характер. При этом минимум на кривой выход совпадает с максимумом на кривой

Рассмотрение всех приведенных выше зависимостей показывает, что добавление ПолиИПАА уже в концентрации 0,1-0,25% к реакционной массе значительно увеличивает выход синтезированного полимера, что указывает на регулирующее действие, оказываемое добавленным полимером на объем незамерзшей жидкой микрофазы и на ход криополимеризации ИПАА.

При дальнейшем увеличении концентрации добавленного полимера от ОД - 0,25 до 1% и молекулярная масса и выход полимера меняются в существенно меньшей степени.

Выводы

1. Показано, что при синтезе радикальной полимеризацией в водной среде в трех температурных диапазонах - положительной температуре ниже нижней критической температуры смешения (33-34"С), положительной температуре выше нижней критической температуры смешения и в замороженных системах образуется полимер с различным молекулярно-массовым распределением и различным сродством к растворителю (воде).

2. При исследовании характеристик полимера установлено, что в интервале положительных температур, предшествующих нижней критической температуры смешения, в растворе полимера происходит сложная перестройка конформации цепей полимера, сопровождающаяся ассоциацией его молекул без визуального нарушения гомогенности системы. При этом сродство полимера к растворителю (воде) в существенной мере определяется условиями его синтеза.

3. Найдено, что в узком диапазоне положительных температур ниже нижней критической температуры смешения (24-27°С) наблюдается образование полимера с повышенной молекулярной массой.

4. Впервые проведена радикальная полимеризация И-Изопропилакриламида в неглубоко замороженных водных средах, получен с хорошим выходом полимер, обладающий высокой молекулярной массой

5. Показано, что при криополимеризации М-изопропилакриламида в неглубоко замороженных водных средах наблюдается экстремальная зависимость выхода полимера и его молекулярной массы от температуры синтеза с положением экстремумов в узком интервале отрицательных температур от -14°С до -16°С.

6. Установлено, что при криополимеризации введение в полимеризационную систему

небольших количеств полимера сопровождается значительным повышением выхода пош-М-шопропилакриламида.

Список работ по теме диссертации

1. Нагаев ИХ, Калинина Е.В., Лозинский В.И., Штильман М.И. Полимеризация изопропилакриламида в водной среде. // Успехи в химии и химической технологии, 2003,т.17,№6,С.51-55.

2. Нагаев И.Х., Калинина Е.В., Лозинский В.И., Штильман МИ. Полимеризация N изопропилакриламида в водной среде при температуре выше и ниже НКТС. // Успехи в химии и химической технологии, 2004, т. 18, №3, С.69-71.

3. Нагаев И.Х., Кащеева И В, Лозинский В. И., Калинина Е.В., Штильман М. И.

Радикальная полимеризация N - изопропилакриламида в неглубоко замороженных водных средах. // Деп.рук. ВИНИТИ №1524. В2004, 28.09.04.

4. Шгаев И.Х., Кононов М.Б, Калинина Е.В., Лозинский В.И., Штильман М.И. Радикальная полимеризация ^изопропилакриламида в водной среде при температурах ниже и выше точки фазового расслоения системы. // Деп.рук. ВИНИТИ №1523. В2004, 28.09.04.

5. Нагаев И.Х. Полимеризация ^изопропилакриламида в водной среде. //

Международная конференция студентов и аспирантов. Современные направления химии [Одесса], 2005, С.74.

Заказ2,6-_Объем 1.0 п. л._Тираж 100 экз,

Издательский центр РХТУ им. Д. И. Менделеева

л

ft s

ïf i

\

•4 ï

s *

»

i

m

1.1 .Актуальность проблемы

1.2. Цель и задачи исследования

1.3. Научная новизна работы

1.4. Практическая значимость работы. 8 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.1 Поли-Ы-изопропилакриламид, его синтез, свойства, 10 применение

2.1.2 Общие свойства ПолиИПАА

2.1.2.1 Свободнорадикальная полимеризация

2.1.2.2 Ионная полимеризация 14 ^ 2.1.3. Отношение ПолиИПАА к нагреванию в водных средах

2.1.4 Методы исследования ПолиИПАА 17 2.1.4.1 .Турбидиметрические исследования

2.1.4.2.Вискозиметрические исследования

2.1.4.3.Динамическое светорассеяние

2.1.4.4. Флуоресценция

2.1.4.5.Калориметрические исследования 20 2.1.4.6 Другие методы исследования

2.1.5 .Области применения ПолиИПАА и его сополимеров 21 2.1.5.1 .Водорастворимые системы

2.1.5.2. Гелевые системы

2.1.5.3. Поверхности, композиты

2.2. Полимеризационные процессы в криоусловиях

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 3 2 3.1 Полимеризация ИПАА при положительных температурах

3.1.1. Влияние фазового состояния реакционной массы на 37 выход и молекулярную массу ПолиИПАА.

3.1.2. Молекулярно-массовое распределение полимера, 41 полученного при различном фазовом состоянии реакционной массы.

3.1.3. Изучение поведения в водном растворе полимеров, полученных при различных температурах. 44 3.1.3.1 Вискозиметрия водных растворов 44 3.1.3.2. Исследование растворов полимеров методом светорассеяния.

3.2. Криополимеризация ИПАА.

3.2.1. Условия проведения криополимеризации

3.2.2.Влияние температуры криополимеризации на выход 58 ПолиИПАА и его молекулярную массу

3.2.3.Криополимеризация ИПАА в присутствии ПолиИПАА, 61 добавленного к исходной реакционной смеси.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Материалы

4.2. Оборудование

4.3. Получение полимеров

4.3.1. Радикальная полимеризация ИПАА и АА в водном 74 растворе.

4.3.1.1. Полимеризация акриламида и N-изопропилакриламида 75 при положительной температуре.

4.3.1.2. Получение поли(Ы-изопропилакриламида) методом 77 криополимеризации.

4.4. Методы исследования полимеров 85.

4.4.1. Вискозиметрия

4.4.2. Гель-проникающая хроматография

4.4.3. Статическое лазерное светорассеяние

4.4.4. Динамическое лазерное светорассеяние

4.4.5. Рефрактометрия

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1.Актуальность проблемы.

Макромолекулярные системы, способные обратимо реагировать на незначительные изменения внешней среды за счет изменения своей конформации и характера межмолекулярных взаимодействий привлекают в настоящее время серьезное внимание, как возможная основа для создания приборов и устройств в первую очередь медико-биологического назначения. Издается специальный журнал, в котором публикуются статьи по этой тематике - Journal of Intelligent Material Systems and Structure, Technomic Publishing.

Привлекательность подобных систем для биотехнологии и медицины очевидна. Они дают в руки исследователя простой метод манипулирования системой. Среди водорастворимых полимеров существуют системы, которые обратимо реагируют на незначительные изменения таких свойств среды, как рН, температура, ионная сила, присутствие определенных веществ, освещенность, электрическое поле и др. Нагревание-охлаждение на несколько градусов или небольшое изменение рН могут быть осуществлены быстро и легко, а это позволяет обратимо и многократно переходить от гомогенной системы к гетерогенной, изменять в десятки раз степень набухания гидрогелей.

Одной из групп таких высокомолекулярных соединений являются термочувствительные полимеры, растворы которых обратимо образуют сепарированную фазу в определенном узком температурном диапазоне. Наиболее интересными из этой группы являются полимеры, растворы которых, в первую очередь водные, расслаиваются при нагревании, т.е. обладающие нижней критической температурой смешения с растворителем (НКТС). В этих случаях различия в природе взаимодействий, вызывающих фазовый переход, наиболее сильно проявляются в температурной зависимости растворимости и агрегации макромолекул в растворе. Сохраняются эти закономерности и в случае гидрогелей на основе полимеров, что проявляется либо в большем набухании, либо в коллапсе геля.

Такие полимеры и гели на их основе проявили себя как перспективные компоненты систем доставки лекарственных препаратов, иммобилизованных форм ферментов и клеток, элементов биоаналитических устройств, специальных мембранных конструкций и т.п. Причем эффективность всех этих систем в существенной мере зависит от тонкой структуры макромолекул полимера, доступности его гидрофильных и гидрофобных фрагментов и их пространственного расположения. В значительной мере эти характеристики макромолекулы могут быть заложены на стадии ее синтеза. В то же время, влияние особенностей синтеза термочувствительных полимеров на их свойства изучены недостаточно.

Наиболее известным среди полимеров, образующих водные растворы с НКТС, является поли(Ы-изопропилакриламид) (ПолиИПАА). Его синтез в водных средах исследован мало, т.к. полимер обычно получают радикальной полимеризацией в органических растворителях. Вместе с тем, способность ПолиИПАА к температурно-зависимому изменению конформации проявляется как раз в воде.

В соответствии с этим актуальным является изучение влияния на образование ПолиИПАА и его характеристики условий проведения синтеза радикальной полимеризацией в водной среде в широком температурном диапазоне.

5.ВЫВОДЫ

1. Показано, что при синтезе поли N-изопропилакриламида радикальной полимеризацией в водной среде в трех температурных диапазонах — положительной температуре ниже нижней критической температуры смешения (33-34°С), положительной температуре выше нижней критической температуры смешения и в замороженных системах образуется полимер с различным молекулярно-массовым распределением и различным сродством к растворителю (воде).

2. При исследовании характеристик полимера установлено,что в интервале положительных температур, предшествующих нижней критической температуры смешения, в растворе полимера происходит сложная перестройка конформации цепей полимера, сопровождающаяся ассоциацией его молекул с без визуального нарушения гомогенности системы. При этом сродство полимера к растворителю (воде) в существенной мере определяется предысторией его синтеза.

3. Найдено, что в узком диапазоне положительных температур ниже|' нижней критической температуры смешения (24-27°С) наблюдается устойчивое образование полимера с повышенной молекулярной массой.

4. Впервые успешно проведена радикальная полимеризация ИПАА в умеренно замороженных водных средах, получен с хорошим выходом полимер, обладающий высокой молекулярной массой (до 106).

5. Показано, что при криополимеризации N-изопропилакриламида в неглубоко замороженных водных средах наблюдается экстремальная зависимость выхода полимера и его молекулярной массы от температуры синтеза с положением экстремумов в узком интервале отрицательных температур от -14°С до -16°С.

6. Установлено, что при криополимеризации введение в полимеризационную систему небольших количеств полимера сопровождается значительным повышением выхода поли-N-изопропилакриламида.

1. Sprecht, Е. Н.; Neuman, A.; Neher, Н. Т. U.S. Pat. 2,773,063; Rohm & Haas, 1956.

2. Galaev I.Y., Matiason., B. Hyperlink thermoreaktive water-soluble polymers, nonionic surfactants, and hydrogels as reagents in biotechnology.// Enzyme mikrob tech 15(5) 354-366 may 1993.

3. Галаев И.Ю. «Умные» полимеры в биотехнологии и медицине. //У.Х., 1995, 64(5), 505-523.

4. Schild H.G. ( Poly N-isopropilakrilamide)-experiment, theory and application. // Progr. Polym. Sci. 1992. V. 17. P. 163.

5. Shields D.J, Coover H.W. Development of composite control rods for water-cooled power reactors. //J.Polym.Sci., 1959, 39, 532.

6. Fujishige S. Intrinsic viscosity-molecular weight relationships for PNIPAA solutions // Polymer Journal 19, 297-300, (1987)4х

7. Kubota K., Fujishige S., Ando I. Single -chain transition of poly(N-isopropilakrilamide) in water. // Polym.J., 1990, 22, 15.

8. Schild H.G., Tirrell, D.A Sodium 2-(-Ndodecylamino) naphthalene -6-sulfonate as probe of polymer -surfactant interaction.// J. Phys.Chem, 1990, 94, 4352.

9. Fujishige S., Kubota K., Ando I. Phase transition of aqueous solution of poly(N-isopropylacrylamide) and poly(N-isopropylmethacrylamide).

10. J. Phys.Chem, 1989, 93, 3311.

11. Tiktopulo E.I.,Bychkova V.E., Ricka J., Ptysin O.B. Cooperativity of the Coil-Globule Transition in a Homopolimer Microcalorimetric Study of Poly(N-isopropilacrilamide)// Macromolecules, 1994,27,2879.

12. Winnik F.M.,Davidson A.D.,Hamer G.N.,Kitano H. Amphiphilic Poly(N-isopropilacrilamides) Prepared by Using a Lipophilic Radical initiator : Synthesis and Solution properties in Water. // Macromolecules, 1992, 25, 1876.

13. Cole C.A., Schreiner S.M., Priest J.H., Monh N. ACS Symp.Ser., 1987, 350, 245.

14. Cole C.A., Schreiner S.M., Monji N. et al. Isopropylacrylamide (NIPAA) and N-acryloxysuccinimide (NASI) copolymer a water soluble, activated polymer for protein conjugation. // Polym.Prepr., 1986, 27(1), 237-238.

15. Wooten W.C., Blanton R.B., Coover H.V. Effect of pH on of N-isopropilacrilamide //J.Polym.Sci., 1957, XXV, 403.

16. Heskins M., Guillet J.E. Mechanism of uv stabilization of polymer.// J.Macromol.Sci., Chem., 1968, 2, 1441.

17. Priest J.H., Murray S.L., Nelson J.R.Lower critical solution temperatures of some copolymers of N-isopropil acrilamide with other N—substituted acrylamides .// Polym.Prepr., 1986,27(1), 239.

18. Khune G.D., Donaruma L.G., Hatch M.J. et.al. Synthesis and evaluation of N-substituted acrylamide polymers for enhanced oil recovery. // Polym.Prepr., 1981,22(2), 76.

19. Chiklis C.K., Grasshoff J.M. Swelling of Thin Films. Acrylamide —N-isopropilacrilamide Copolymers in Water.// J. Polym. Sci., Part A-2, 1970, 8, 1617. 31s.

20. Wolf B. Pure AV/Appl. Chem. 1985 ,57, 323.

21. Otake K., Inomata H., Konno M., Saito S. Thermal analysis of the volume phase transition with N-isopropilacrilamide gels // Macromolecules, 1990, 23, 283.

22. American Cyanamid Company, Brochure IC3-1354-500-4/63 on 'N-isopropylacrylamide'.

23. Scarpa, J. S.; Muller, D. D.; Klotz, I. M Slow Hydrogen -Deuterium Exchange in a Non-a-helical Polyamide.//J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 6024.

24. Heskins M., Guillet J.E. Mechanism of uv stabilization of polymer.// J.Macromol.Sci., Chem., 1968, 2, 1441.

25. Tiktopulo E.I.,Bychkova V.E., Ricka J., Ptysin O.B. Cooperativity of the Coil-Globule Transition in a Homopolimer Microcalorimetric Study of Poly(N-isopropilacrilamide)// Macromolecules, 1994,27,2879.

26. Kubota K., Fujishige S., Ando I. Solutions properties of N-isopropilacrilamide in water.// J. Phys. Chem., 1990, 94, 5154.

27. Binkert Т., Oberreich J., Meews M., Nyffenegger R., Ricka J. Coil Globule transition of Poly(N-isopropilacrilamide)- a study of segment mobility by fluorescence depolarization // Macromolecules, 1991, 24(21) 5806 5810.

28. Winnik F.M., New water — dispersible silica-based pigments synthesis and characterization.//Polymer, 1990, 31, 2125.

29. Walker J.A., Vause C.A. Sci.Am., 1987, 253, 98.

30. Tong Zhen, Zeng Fang, Zheng Xu, Sato T. Inverse molecular weight dependence of cloud points for aqueous poly(N-isopropylacrylamide) solution. // Macromolecules, 1999, V.32, N.13, P.4488-4490.

31. Afroze, F.; Nies, E.; Berghmans, H. Phase transitions in the system poly (N-isopropilakrilamide) water and swelling behaviour of the corresponding networks. // J. Mol. Struct 2000, 554, 55.

32. Steinke K., Vorlop K.D. In: The 4th Europian Congress on Biotechnology (Abstracts of reports) / Eds. O.M.Neijssel, R.R.v.d.Meer, K.S.Luyben), Elsevier, Amsterdam, 1987, p Л 85.

33. Попович C.B., Чупов B.B., Платэ Н.А. Синтез и свойства рН-зависимых термочуствительных сополимеров. // 1997, Т.39, N12, С.2054-2058.

34. Ringsdorf Н., Simon J., Winnik F.M. Hydrophobically-modified poly(N-isopropylacrylamide in water probing of the microdomain composition by nonradiative energy transfer. // Macromolecules, 1992, V.25, N.20, P.5353-5361.

35. Schild H.G., Tirrell D.A. Systematic studies of aqueous mixstures of poly(N-isopropylacrylamide) and sodium n-alkyl sulfates. //Langmuir, 1990, 6, 1676.

36. Schild H.G., Tirrell D.A., Langmuir. Interaction of poly (N-isopropilacrilamide) with sodium normal-alkyl sulfates in aqueous-solution . //1991,7, 665.

37. Schild H.G., Tirrell D.A. Interaction of poly(N-isopropilakrilamide) with perfluorooctanoic acid in aqueous -solution// Macromol.Chem., Macromol.Symp., 1992, 64, 159.

38. Cho C.S., Jung J.H., Sung Y.K., Lee Y.M. Effect of polymeric surfalactants on the cloud point of poly(N-isopropilacrilamide).//Macromol. Chem., Rapid Commun., 1994, 15, 727.

39. Yoshoika H., Mikami M., Mori Y. J. Macromol.Sci. — Pure Appl.Cxhem., A, 1994,31, 121.

40. Elaissaf J., J. Appl. Polym Sci., 1978, 22, 873.

41. Ishikawa M., Misawe H., Kitamura N. et al. Infrared laser-induced photo-thermal phase transition of an aqueous poly(N-isopropylacrylamide) solution in the micrometer dimension. // Bull. Chem. Soc.Jap., 1996, V.69, N. 1, P.59-66.

42. Tanahashi Т., Kawaguchi M., Honda Т., Takahashi A. Adsorption of poly(N-isopropylacrylamide) on silica surfaces.// Macromolecules., 1994, V.27, N.2, P.606-607.

43. Winnik F.M.,Davidson A.D.,Hamer G.N.,Kitano H. Amphiphilic Poly(N-isopropilacrilamides) Prepared by Using a Lipophilic Radical initiator Synthesis and Solution properties in Water. // Macromolecules, 1992, 25, 1876.

44. Binkert Т., Oberreich J., Meews M., Nyffenegger R., Ricka J. Coil Globule transition of Poly(N-isopropiIacrilamide)- a study of segment mobility by fluorescence depolarization // Macromolecules, 1991, 24(21) 5806 5810.

45. Winnik F.M., Polymer, 1990, 31, 2125.

46. Ringsdorf H., Simon J., Winnik F.M. Hydrohobically-Modified Poly(N-isopropilacrilamides) in Water: A Look by Fluorescence Technigues at the Heat-induced Phase Transition .//Macromolecules, 1992,25,7306.

47. Kwon I.C., Bae Y.H., Okano Т., Berner В., Kim S.W. Stimul sensitive polymers for drug delivery systems.// Macromol.Chem., Makromol.Symp., 1990, 33, 265.

48. Schild H.G., D.A. Tirrell, J. Microcalorimetric Detection of lower Critical Solution Temperatures in Agueous Polymer Solutions.// Phys.Chem, 1990, 94, 4352.

49. Fujishige S., Kubota K., Ando I. Phase transition of aqueous solution of poly(N-isopropylaciylamide) and poly(N-isopropylmethacrylamide).// J. Phys. Chem, 1989, 93, 3311.

50. Priest J.H., Murray S.L., Nelson J.R., Hoffman A.S. Lower critical solution temperatures of N-isopropilakrilamide with other N-substitudes akrilamides // ACS Symp. Ser., 1987, 350, 255.

51. Priest J.H., Murray S.L., Nelson J.R.Lower critical solution temperatures of some copolymers of N-isopropil acrilamide with other N—substituted acrylamides .// Polym.Prepr., 1986, 27(1), 239.

52. Winnik F.M. Fluorescence Studies of Agueous of Poly(N-isopropilacrilamide) below and above //Macromolecules, 1990, 23,233.

53. Winnik F.M. Macromolecules. Effect Temperature on Agueous Solutions of Pyrene -Labeled (Hydroxypropil) cellulose. // 1987, 20, 2745.

54. Ito S. Фазовый переход в водном растворе произодных поли(К-изопропиламкриламида) — влияние структуры боковой цепи. // Кобунси ромбунсю, 1986, V.46, N.7, Р.437-443; РЖ Химия, 19906 2С16.

55. Heskins M., Guillet J.E. Mechanism of uv stabilization of polymer.// J.Macromol.Sci., Chem., 1968, 2, 1441.

56. Chiantore O., Guiata M., Trossarelli L.Solution properties of poly(N-methyl acrylamide). //Macromol.Chem., 1979, 180, 969.

57. Elliassaf J., J.Appl.Polym.Sci., 1978, 22, 873.

58. Fujishige S. Single-Chain transition of poly(N-isopropilacrilamide) in water .// Polym. J., 1987, 19, 1297.

59. Taylor L.D., Cerankowski D. Preparation of Films Exhibiting a Balanced Temperature Dependence to Permeation by Agueous Solutions-A study of Lower Consolute Behavior.// J.Polym.Sci., Pt.A., Polym.Chem., 1975, 13, 2551.

60. Breton M.P. Solution properties, photochemistry and photophysics of Poly(N-isopropilacrilamide ) and its copolymers.// Diss.Abstr.Int., B, 1982, 42(11), 4446.

61. Schild H.G. ACS Symp. Ser. Microheterogeneous solutions of amphophilic copolymers of N-isopropilacrilamide. An investigation via fluorescence methods. //1991, 467, Chap.17.

62. Авласевич Ю.С., Кулинкович О.Г., Кнюкшто B.H. и др. Получение и спектральные свойства поли(Ы-изопропилакриламида), содержащего порфириновые заместителию // Высокомолекул.соед., А, 1997, Т.39, N 11, С. 1740-1748.

63. Schild H.G., Tirrell D.A., Langmuir. Interaction of poly (N-isopropilacrilamide) with sodium normal-alkyl sulfates in aqueous-solution . //1991,7, 665. 69s.

64. Zang W., Wang C., Zhang X. Study of polymer chain elongation of Poly(N-isopropylacrylamide) by atomic force microscopy. // J.Phys.Chem., 2000, V.104, N.44, 10258-10264.

65. Zeng Fang, Tong Zhen. Характеристика и исследование структуры поли(Ы-изопропил акрил амида). // J.S.China Univ. Technol. Natur. Sci., 1994, V.22, N.6, P.8-13.

66. Guillet J.E., Heskins M., Murray D.G. Polimeric flocculants.// Can.Pat. 1180827, 1985.

67. Bock J., Siano D.B., Valint P.L., Pace S.J. ACS PMSE Prepr., 1987, 57,487.

68. Vorlop K.D., Steinke K., Chem.Ing.Tech., 1988, 60(10), 790.

69. Cole C.A., Schreiner S.M., Monji N. et al. Isopropylacrylamide (NIPAA) and N-acryloxysuccinimide (NASI) copolymer a water soluble, activated polymer for protein conjugation. // Polym.Prepr., 1986,27(1), 237-238. (21m).

70. Обыденова И.В., Зефирова O.H., Сытов Г.А., Мальчугова О.И. Реакционноспособные сополимеры N-изопропилакриламида- носители лекарственных препаратов. // Тез. 9 Всес. научн. сим. «Синтетические полимеры мед. назначения» Звенигород, 1991., С.29.

71. Ringsdorf Н., Venzmer J., Winnik F.M. Fluorescence sfudies of hydrophobically modified poly(N-isopropylaciylamides). // Macromolecules, 1991, V.24, N.7, P.l678-1686.

72. Schild H.G. PhD Diss., Univ of Massachusetts atAmherst (1990).

73. Umeno D., Maeda M. Poly(N-isopropylacrylamide) carrying double-stranded DNA for affinity separation of genotoxins. // Anal.Sci., 1997, V.13, N.4, P.533-556.

74. Park T.G., Hoffman A.S., Synthesis and characterization of a soluble, temperature sensitive polymer-conjugated enzyme. // J.Appl.Polym.Sci., 1994, 52,85.

75. Winnik F.M., Ottaviani M.F., Bossmann S.H., Garsia-Garibay M., Turro N.J., Cononsolvency of poly(N-isopropylacrylamide) in mixed water-methanol solutions: a look at spin-labeled polymers. // Macromolecules, 1992, V.25, N.22, 6007-6017.

76. Bae Y.H., Okano Т., Kim S.W. Heterogeneous interpenetrating polymer networks for drug delivery.// Macromol. Chem., Rapid Commun., 1987, 8, 481.

77. Okano Т., Bae Y.H., Jacobs H., Kim S.W., Thermally on-off switching polymers for drug permeation and release. //J.Contr.Release, 1990,11, 255.

78. Bae Y.H., Okano Т., Kim S.W. « On-off »- thermocontrol of solute transport. I. Temperature dependence of swelling of N-isopropilacrilamide networka modified with hydrophophobic components in water. //Pharm.Res., 1991, 18,624.

79. Bae Y.H., Okano Т., Kim S.W. //« On-off » thermocontrol of solute transport II. Solute release from thermosensetive hydrogels // Pharm.Res., 1991, 18,531.

80. Dong L.C., Hoffman A.S.A novel approach for preparation of pH-sensitive hydrogels for erteric drug delivery.//J.Contr.Rel., 1991, 15, 141.

81. Dong L.C., Yan Q., Hoffman A.S. Thermally reversible hydrogels for controlled grug ddelivery and enzyme immobilization. // J.Contr.Rel., 1991, 15, 141.

82. Badiger M.V., Kulkarni M.G., Mashelkar R.A. Chem.Eng.Sci., 1992, 47, 3.

83. Kokufata E., Tanaka Т., Macromolecules, 1991, 24, 1605.

84. Nguyen A.L., Luong J. H.T. Development of a fish freshness, Application of polarography for monitoring the fish postmortem metabolite transformation. // Biotechnol.Bioeng., 1989,34, 1186.

85. Liu F., Tao G, Zhuo R., Polym.J., 1993, 25, 561.

86. Tatsuma Т., Saito K., Oyama N., J.Chem.Soc., Chem.Commun., 1994, 1853. 98 .Oyama N., Tatsuma Т., Takahashi K., J.Phys.Chem., 1993, 97, 10504.

87. Tatsuma Т., Saito K., Oyama N., Enzyme -exchangeable enzyme electrodes employing a thermoshrinking redox gel. // Anal.Chem., 1994, 66, 1002.

88. Park T.G., Hoffman A.S. Immobilization and characterization of p-galactosidose in thermally reversible hydrogel beads.// Biotechnol. Bioeng., 1990,35, 152.

89. Agency of Indwstr.&ci. and Techn., Jpn. Pat., Showa 5^078,758 (1983).

90. Okahata Y., Noguehi H., Seki Т., Macromolecules, 1986, 19,494:

91. Chen Ming-Qing, Kishida A., Akashi M. Graft copolymers having hydrophobic backbone and hydrophilic branches. // J.Polym.Sci., A., 1996, V.34, N11, P.2213-2220.

92. Yamada N., Okano Т., Sakai H., et al., Macromolek.Chem., Rapid Commun., 1990, 11,571.

93. Caldwell J.R., Gurkey R. (Eastman Kodak Co.), U.S. Pat. 4,716,144 (1987).

94. Coover H.W., Jr, Joyner F.B. Alkyl Al halide catalysts for olefin polymerization. //(Eastman Kodak Co.), Br.Pat. 999,721 (1965).

95. Butler A.R., Bruice T.C. Catalysis in water and ice. II. The reaction of thiolactones with morpholine in frozen systems. // J. Amer. Chem. Soc. 1964. V. 86. № 19. P. 4104-4108.

96. Pincock R.E., Kiovsky Т.Е. Kinetics of reactions in frozen solutions. //J. Chem. Educ. 1966. V. 43. № 7. P. 358-360.

97. Баркалов И.М., Кирюхин Д.П. Криополимеризация // Успехи химии. 1994. Т. 63. №6. С. 514-529.

98. Lozinsky V.I. Cryotropic gelation as an approach to the preparation of super-macroporous hydrogels. // Proc. 216-th Ann. ACS Meeting, Div. of Polymeric Materials: Science and Engineering, ACS, Boston. 1998. V. 79. P. 238.

99. Pincock R.E.// Reactions in frozen systems. // Acc. Chem. Res. 1969. V. 2. №4. P. 97-103.

100. Лозинский В.И. Криогели на основе природных и синтетических полимеров: получение, свойства, применение. Дисс. докт. хим. наук. М.: ИНЭОС РАН. 1994.

101. Kaetsu I. Radiation synthesis of polymeric materials for biomedical and biochemical applications. // Adv. Polym. Sci. 1993. V. 105. P. 81-97.

102. Егоров B.B., Лейзерович B.C., Сергеев Б.М. Радикальная полимеризация ЫДЧ-диметил, N-децилацетил, метакрилоилэтиламмонийбромида в замороженном водном растворе. // Высокомолекул. соед. А. 1992. Т. 34. № 2. С. 3-6.

103. Каргин В.А., Кабанов В.А. Полимеризация в структурированных системах. //ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1964. т.9. №6. с. 602-619.

104. Lozinsky V.I., Simenel I.A., Kurskaya Е.А., Kulakova V.K., Galaev I.Yu., Mattiasson В., Grinberg V.Ya., Grinberg N.V., Khokhlov A.R. Synthesis of N-vinylcaprolactam polymers in water-containing media. // Polymer. 2000. V. 41. № 17. P. 6507-6518.

105. Yoshida M., Kumakura M., Kaetsu I. Immobilisation of enzymes by radiation-induced polymerization of glass-forming monomers. 1. Immobilisation of some enzymes by poly (2-hydroxyethylmethacrylate). //Polymer. 1979. V.20. №1. P. 3-8.

106. Каплан A.M., Кирюхин Д.П., Баркалов И.М., Гольданский В.И. «Застывшие » полимерных цепей и кинетика постполимеризационных низкотемпературной полиморфной модификации твердого акрилонитрила.// Докл. АН СССР. Т 190, №6 1970).

107. Kaetsu I., Okubo Н., Ito A., Hayashi К. Radiation-induced polymerization of glass-forming systems. 1. Effect of low temperature on initial polymerization rate. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. Edn. 1972. V. 10. №8. P. 2203-2214.

108. Kaetsu I., Ito A., Hayashi K. Radiation-induced polymerization of glass-forming systems. 6. Polymerization rate at higher conversion in binary systems.// J. Polym. Sci., Polym. Chem. Edn. 1973. V.ll №8. P.1811-1818.

109. Сергеев Г.Б., Батюк В. А. Реакции в многокомпонентных замороженных системах. // Успехи химии. 1976. Т. 45. № 5. С. 793-826.

110. Кирюхин Д.П., Каплан A.M., Баркалов И.М., Гольданский В.И. Исследование механизма радиационной полимеризации твердого формальдегида //Высокомол. соединения. 14А. 2115(1972).

111. Yoshida М., Kumakura М., Kaetsu I. Immobilisation of enzymes by radiation-induced polymerization of glass-forming monomers. 2. Effects of cooling rate and solvent on porosity and activity of immobilized enzyme. //Polymer. 1979. V. 20. №1. P. 9-12.

112. Lozinskii V.I., Kalinina E.V., Grinberg V.Ya., Grinberg N.V., Chupov V.V., Plate N.A. Thermoresponsible cryogels based on cross-linked poly (N,N-diethylacrylamide).//Polymer science .Ser. A. Vol. 39.No. 12 . 1997. pp. 13001305.

113. Ни Hui, Fan Xiao-dong. Достижения в области термочувствительных полимеров на основе поли^-изопропилакриламида). // J.Funct.Polym., 2000, V.13, N.4, Р.461-468.

114. Tanaka Т., Fillmore D.J.,. Sun S.-T., Nishio I., Swislow G., Shan A.// Phys. Rev. Lett.45 , 1636 (1980)

115. Ilmain F., Tanaka. T, Kokofuta E. //Nature,349, 400 (1991)

116. Hirotsu S., Hirokawa. Y., Tanaka T. //J. Chem. Phys., 87,1392 (1987)

117. Е.Н.Ростовский Л.М.Новичкова Акриламида полимеры //Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия .1972 Т.1. С.901-907

118. Вольфсон С.А. Полимеризация в растворе.//Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия .1974 Т.2. С.901-907

119. Ерусалимский А.Б. Радикальная полимеризация // Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия .1977 Т.З.С.260-269

120. Арест-Якубович А.А. Полимеризация. // Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия .1974 Т.2. С.883-893

121. Френкель С.Я. Макромолекула // Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия .1974 Т.2. С.100-133.

122. Эскин В.Е.// Рассеяние света растворами полимеров и свойства макромолекул. Издательство «Наука» Ленинградское отделение 1986, С.288