Синтез и свойства карбоксилсодержащих сорбционно-активных привитых сополимеров тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукопис

111111111П1111111

0030580-70

Гшккуллова Альбина Ринатовна

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КЛРБОКСИЛСОДЕРЖАЩИХ СОРБЦИОННО-АКТИВНЫХ ПРИВИТЫХ СОПОЛИМЕРОВ

Специальность 02 00 06 -Высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2007 год

Работа выполнена на кафедре технологии химических волокон Московского государственного текстильного университета имени А Н Косыгина

Научный руководитель доктор химических наук профессор

Дружинина Т В

Официальные оппоненты

доктор химических наук профессор

кандидат технических наук

Заиков Г.Е Матвеев Д В

Ведущая организация:

Московский государственный областной университет

Защита состоится « мая 2007 г в часов на заседании

диссертационного совета Д 212 139 01 в Московском государственном текстильном университете имени АН Косыгина по адресу 119071, Москва, >л Малая Калужская, д 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета имени А Н Косыгина

Автореферат разослан « 16* апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета д х н проф

Зубкова Н С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Одной из основных тенденций придания новых свойств полимерным материалам в настоящее время и на перспективу является химическое модифицирование полимеров Это обусловлено тем, что синтез новых полимеров с химически активными группами, обеспечивающими достижение заданных свойств при сохранении способности к волокнообразованию или физико-механических показателей, часто бывает более сложным, чем процесс модифицирования, а в ряде случаев невозможным

К наиболее эффективным методам модифицирования относится прививочная полимеризация, которая используется для регулирования хемосорбционной активности, гидрофильно-гидрофобных и адгезионных свойств поверхности полимерных материалов и целого ряда других показателей

Резкое обострение в настоящее время экологических проблем в результате усиливающегося техногенного воздействия на окружающую среду выдвигает получение модифицированных полимеров с функционально-активными привитыми цепями за счет прививочной полимеризации в ряд приоритетных направлений создания эффективных систем экологического мониторинга, очистки водных сред и газовоздушных выбросов и т п Учитывая высокие сорбционно-кинетические свойства волокнистых сорбционных материалов и то, что подавляющее число разработанных ранее волокнистых сорбентов содержит функционально-активные группы основного характера, весьма актуальным с целью расширения возможностей сорбционных технологий является синтез карбоксилсодержащих привитых сополимеров по реакции прививочной полимеризации акриловых кислот и их эфиров с использованием химических методов инициирования, обуславливающих относительную простоту и технологичность процесса модифицирования

Диссертационная работа выполнена в соответствии с проектом МНТПП №203 «Химические технологии» (раздел 2 «Общая химическая технология») научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» и единым заказ-нарядом Федерального агентства по госбюджетной теме № 03 - 609 - 45

Целью работы является разработка метода синтеза привитых сополимеров поликапроамида и гидратцеллюлозы по реакции лрививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты с использованием ОВС "комплексное соединение меди - пероксид водорода" и исследование их свойств Для достижения поставленной цели было необходимо.

• Установить закономерности гетерофазной прививочной полимеризации метилметакрилаи и метакриловой кислоты к ориентированным полимерам с использованием ОВС Си2+-[ 1202

• На основании квантово-химических расчетов определить электронную структуру макрорадикалов поликапроамида, гидратцеллюлозы и оценить их реакционную способность в процессе прививочной полимеризации

• Сформулировать принципы получения карбоксилсодержащих сорбционно-активных волокон с использованием химического метода инициирования

• Изучить свойства полученных карбоксилсодержащих сорбционно-активных привитых сополимеров

Методы исследования При выполнении экспериментальной части диссертационной работы были использованы химические и физические методы исследования (химико-аналитические, рентгеновский микроанализ, ИК-спектроскопия, электронная сканирующая микроскопия и полуэмпирический квантово-химический метод РМЗ)

Научная новизна работы

• Показана высокая эффективность в реакции инициирования прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты к ноликапроамиду и гидратцеллюлозе новой для этих систем ОВС "комплексное соединение меди-пероксид водорода"

• Полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ рассчитаны энтальпии образования возможных центров инициирования в полимерах-матрицах (поликапроамиде, гидратцеллюлозе, поливиниловом спирте) и ДН начальной реакции роста цепи при прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты, что позволило предложить наиболее вероятный процесс радикалообразования с использованием ОВС Cu2+-H202 На олигомерных модельных фрагментах макромолекул полимеров-матриц выявлена взаимосвязь, выхода привитого полимера и потенциалов ионизации

• Дано количественное описание кинетики прививочной полимеризации метакриловой кислоты и метилметакрилата к ориентированным полимерам в присутствии окислительно-восстановительной системы Си2+-Н202, один из компонентов которой является комплексным соединением полимерной матрицы

• Выявлена взаимосвязь строения, структуры полимерной матрицы и закономерностей прививочной полимеризации метилметакрилата, метакриловой кислоты (скорости реакции, выхода привитого полимера, конверсии мономера)

• На основании исследований сорбционных свойств привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота предложены возможные молекуляр ные структуры комплексных соединении ионов Си2+ с лигандными карбоксильными группами, определены константы скорости реакции комплексообразова-ния, энергетические и геометрические показатели комплексонатов

Практическая значимость результатов Разработан эффективный способ получения привитых сополимеров, основанный на прививочной полимеризации метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну без образования гомопо лимера Показана высокая сорбционная активность карбоксилсодержащего поликапроамидного волокна при сорбции ионов меди (2,1 ммоль/г), что позволяет рекомендовать его в качестве фильтров для улавливания ионов меди

Апробация результатов работы Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2005, 2006), Москва, 2005, 2006, «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки - 2005, 2G06), С-Петербург, 2005, 2006, Международном Симпозиуме

"Восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям" (Композиты XXI века), Саратов, 2005, Четвертой Международной Каргинской Конференции «Наука о полимерах 21-му веку», Москва, 2007 и были представлены на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2006)

Публикации По теме диссертации опубликовано 3 статьи в журналах и 6 тезисов доюгадов

Структура и объем работы Работа содержит введение, литературный обзор, посвященный закономерностям прививочной полимеризации виниловых мономеров к полимерным матрицам в присутствии различных инициирующих систем, методическую часть, экспериментальный раздел, выводы, список литературы (134 наименования) Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 34 рисунка

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1 Закономерности прививочной полимеризации метилметакрипата и метакриловой кислоты к волокнистым полимерным матрицам с использованием ОВС Си2* - Н2О2 Для получения карбоксилсодержащих привитых сополимеров, активных в процессах хемосорбции катионов металлов, аммиака и др, определенный интерес может представлять прививочная полимеризация метакриловой кислоты (МАК) и метилметакрилата (ММА) к ориентированным полимерам, что позволит ввести в модифицированные прививкой полимерные волокна карбоксильные группы по реакциям прививочной полимеризации и омыления сложноэфирных групп привитого полиметилметакрилата

В связи с этим принципиально важным на первом этапе исследования является обоснование выбора активной инициирующей системы и установление закономерностей прививочной полимеризации ММА и МАК к ориентированным волокнообразующим полимерам, которые позволили бы подобрать условия, обеспечивающие высокий выход привитого полимера, что является предпосылкой создания высокоэффективных процессов получения хемосорбционных волокон на основе привитых сополимеров

Для инициирования прививочной полимеризации была использована новая для этих систем ОВС Си2+-Н202, содержащая сульфат амминмеди, что позволяет в результате иммобилизации Си(ЫН3)1804 в волокно при последующей термообработке трансформировать низкомолекулярный медно-аммиачный комплекс л комплексное соединение полимера-матрицы, и тем самым обеспечить более высокую эффективность образования макрорадикалов, инициирующих прививочную полимеризацию, и подавление реакции гомополимеризации Содержание ионов меди на волокне составляло 3,2 10"4 ммоль/г

1.1 Прививочная полимеризация метилметакрилата

Прививочную полимеризацию метилметакрилата к волокнистым полимерным матрицам поликапроамиду (ПКА), гидратцеллюлозе (ГЦ) и поливиниловому спирту (ПВС) проводили из водных эмульсий, содержащих, в основном, согласно гистограмме распределения, частицы размером от 1,4 до 2,2 мкм, при

разной концентрации мономера и температуре реакции Количество привитого полимера определяли гравиметрически после экстракции продуктов реакции ацетоном в аппарате Сокслета

Изучено влияние состава ОВС на синтез привитых сополимеров с полиметилметакрилатом Выявлен экстремальный характер зависимости выхода привитого полимера от концентрации Н2С>2 в реакционной системе (рисунок 1) с максимальным выходом привитого ПММА для исследуемых полимерных матриц при [Н2021 - 0,07 моль/дм3 Как показали исследования, для протекания реакции требуется большой избыток Н2О2 по отношению к ионам меди, что, по-видимому, связано с расходованием Н2Ог на побочные реакции — окисление микропримесей, содержащихся в волокне

Повышение выхода привитого полимера связано с ростом скорости реакции инициирования вследствие ускорения распада полимерного медьсодержащего комплекса, что способствует увеличению количества макрорадикалов в полимеризационной системе, а спад кривых свидетельствует об участии первичных гидроксильных радикалов в реакции обрыва растущих цепей привитого полимера Во всем диапазоне исследуемых

концентраций Н2О2 выход привитого ПММА к массе ГЦ и ПВС ниже (85 и 70% соответственно), чем к ПКА волокну (120%)

1 - ПКА, 2 - ГЦ, 3 - ПВС Благодаря комплексообразованию меди с

Рисунок 1 - Влияние концентрации функциональными группами полимеров и Н2О2 на количество привитого ПММА

Условия реакции [ММА]=0,8 моль/дм3, инициированию реакции за счет Т = 70°С, Т = 60 мин, модуль 30 образования макрорадикала при распаде

соединения эффективность прививки для всех исследуемых полимерных систем высокая и находится на уровне 90-98%

Наличие в системе твердой фазы полимера обуславливает протекание прививочной полимеризации в диффузионно-кинетической области Более высокая степень набухания гидратцеллюлозного и ПВС волокон в водных средах облегчает диффузию молекул сульфата амминмеди к неориентированным или малоориентированным областям полимера на стадии обработки волокна раствором, благодаря чему имеет место его распределение по сечению волокна В случае ПКА волокна, имеющего плотную структуру, фиксация медно-аммиач-ного комплекса происходит на поверхности и в приповерхностных слоях волокна В соответствии с этим происходит и распределение привитого полимера, что подтверждают данные электронной микроскопии поперечных срезов модифицированных волокон, где после удаления полимера-матрицы слой привитого практически не затрагивает центральную часть ПКА волокна, а в случае ГЦ привитой полимер распределяется по всему сечению волокна, о чем свидетельствует отсутствие полости после травления

О 0 02 0 04 0 06 0 08 0 1

0,12 0 14 0 16

РШО моль/дм1

Выявленная разная активность полимерных матриц в прививочной полимеризации ММА послужила основанием для определения их потенциалов ионизации Расчет проводили полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ при полной оптимизации молекулярной геометрии, используя в качестве расчетных моделей олигомерные фрагменты макромолекул, состоящие из 3 звеньев ПК А и ГЦ и из 5 звеньев ПВС (рисунок 2) Согласно данным расчета, потенциалы ионизации (I, эВ) макромолекул полимеров увеличиваются в ряду ПКА (9,5) < ГЦ (10,7) < ПВС (11,0) Установлена линейная антибатная зависимость выхода привитого ПММА от потенциалов ионизации макромолекул (рисунок 3)

Макромолекула поликапроамида

Макромолекула поливинилово! о спирта

130

£ 120 -

(§ ПО -

р

100 -

«1

й-

80 -

к

и 70

60

и

11 5 I эВ

Рисунок 2 - Модели структур радикальных фрагменюв полимеров-матриц

Для установления строения макрорадикалов, инициирующих прививочную полимеризацию ММА, были рассчитаны энтальпии отрыва атома водорода (АНЛ, кДж/моль) от химических групп полимера, потенциально способных к радикалообразованию в используемых полимерных системах (таблица 1) Как видно, наи-

меньшей ЛНК характеризуется макрорадикал на углероде СН2-группы, находящейся в а-по-ложении к азоту амидной связи ПКА, в ПВС -на атоме кислорода гидроксильной группы, в ГЦ - на атоме кислорода ОН-группы у 6-го атома углерода

Полученные данные в общем характеризуют относительную стабильность образующихся макрорадикалов, тк известно, что макрорадикалы с меньшей энтальпией отрыва атома водорода будут иметь большую термодинамическую устойчивость

Проведены расчеты спиновых плотностей (р5р) для возможных радикальных интермедиатов полимеров-матриц, которые показали, что наибольшая разница в плотности неспаренного электрона, локализованного на одном из возможных

Рисунок 3 - Зависимость выхода привитого полимера от потенциала ионизации макромоле» улы

реакционных центров, отмечается в ГЖА и ПВС (таблица 1) Что касается ГЦ, то среди гидроксильных групп наименьшее значение р5р имеет радикал -О'первичной ОН группы

Таблица 1 - Энтальпии отрыва атома водорода (ДНл, кДж/моль) и распределение спиновых плотностей (р5„) для моделей различных полимеров-матриц_

Полимер Строение макрорадикала АНя, кДж/моль Р5р

Поликапроамид -(СН2)4СНЫН- 303 0,4915

-СО(СН2)5Ы- 346 0,5656

Гидратцеллюлоза ноХ„дД_\,о- ' Н н 406 (2*) 0,5403

407 (3*) 0,5466

395 (6*) 0,5186

Поливиниловый спирт * 1 он 293 0,5356

-сн2-сн-1 о 403 0,5618

2*, 3*, 6* - соответствующие положения гидроксильных групп в гидратцеллюлозе Полученные результаты квантово-химических расчетов и имеющиеся данные ИК-спектроскопических исследований строения привитых сополимеров ПКА и ПВС позволяют считать, что основной вклад в инициирование прививочной полимеризации ММА к ПКА вносят макрорадикалы, образующиеся на атоме азота амидной группы, к ГЦ и ПВС - на атоме кислорода ОН групп полимеров

Исследования кинетики прививочной полимеризации ММА к ПКА и ГЦ волокнам показали, что процесс протекает практически с постоянной скоростью в течение 20 - 25 мин, и за это время образуется до 50 - 60 % привитого ПММА от выхода полимера по окончании реакции (рисунок 4) Данные о кинетике прививочной полимеризации ММА также свидетельствуют о существенном влиянии полимера-матрицы на эффективность процесса Зависимость V,,.,., и выхода привитого ПММА от концентрации мономера носит линейный характер (рисунок 5), и в диапазоне концентраций 0,25 — 1,0 моль/дм3 начальная скорость увеличивается примерно в 4 раза, и как следствие, повышается выход привитого полимера Прививочная полимеризация ММА имеет первый порядок реакции по мономеру, а эффективная энергия активации составляет 54 и 66 кДж/моль в реакции с ПКА и ГЦ соотвегственно

Исследована возможность омыления сложноэфирных групп привитых цепей ПММА при действии 0,5М ЫаОН при комнатной температуре Показано, что в данных полимерных системах степень превращения привитого ПММА находится на уровне 22-27%, что обусловлено затруднением протекания процесса омыления в твердой фазе, в результате чего статическая обменная емкость полученных полимеров не превышает 1,1-1,3 ммоль/г В связи с этим для получения карбоксилсодержащих привитых сополимеров с более высокими емкостными характеристиками исследования были продолжены в направлении синтеза привитых сополимеров с полиметакриловой кислотой

Продолжительность, мин

[ММА] моль/дм

Температура, °С 60 (1), 65 (2), 70 (3), 80 (4) ПКА- (1,3), ГЦ (2,4)

Рисунок 4 - Кинетика прививочной Рисунок 5 - Влияние концентрации ММА на полимеризации ММА к ПКА волокну при начальную скорость реакции (1,2) и количество различной температуре привитого полимера (3,4)

Условия [ММА] = 0,8 моль/дм3, Т = 70°С Условия Т = 70°С, х = 100 мин

1.2 Прививочная полимеризация метакриловой кислоты Прививочную полимеризацию метакриловой кислоты проводили из водных растворов с различной концентрацией мономера при температурах 60-90°С с использованием в качестве полимерной матрицы ПКА волокно Продукт реакции характеризовали по содержанию карбоксильных групп.

Зависимость количества привитого полимера от концентрации МАК, как и в случае метилметакрилата, имеет линейный характер и изменяется симбатно содержанию мономера в реакционной среде (рисунок 6)

В то же время выход привитой ПМАК в меньшей степени зависит от изменения ее концентрации, нежели для метилметакрилата Возможно, что в более концентрированных растворах полярного мономера повышается вероятность образования ассоциатов молекул мономера в растворе, что снижает их переход в поверхностную зону и тем самым способствует уменьшению выхода привитого полимера Для сравнительной оценки реакционной способности МАК и ММА были рассчитаны энтальпии присоединения молекул мономеров к возможным

« 160 п О.

1 140'

I 120 °= <

р и 100 -й с £ 8 I

Ц 60-1 с 2

= ¿40

¡Г 20-1

я г,

5 0

),П79х

0

500 1000 1500

Концсн грация мономера, ммоль/дм1

1 - ММА, 2 - МАК Рисунок 6 - Влияние концентрации мономера на количг дао привитого полимера Условия реакции Т = 80°С, т = 160 мин

макрорадикалам ПКА различного строения Из данных таблицы 2 видно, что значения АНприс молекул ММА выше, чем для метакриловой кислоты, что

объясняет полученные экспериментальные привитых ПМАК и ПММА

данные о различном выходе

Таблица 2 - Энтальпии присоединения молекул МАК и ММА к макрорадикалам ПКА

Строение макрорадикала ПКА АН„РИС, кДж/моль

1 молекула 1 2 молекулы | 3 молекулы

Метакриловая кислота

-СО(СН2)5!\!*- -91 -150 -196

-СО(СН2).,СПГКН- -68 -127 -176

Метилметакрилат

-СО(СН2)5М*- -95 -155 -202

-СО(СН2)4С*НМН- -75 -135 -185

При изучении влияния температуры показано, что проведение процесса в твердой фазе полимера в интервале 60-90°С происходит существенное увеличение как начальной скорости, так и выхода привитой ПМАК при сохранении высокой эффективности прививки (таблица 3), что обуславливает более высокую эффективную энергию активации для прививочной полимеризации МАК к ПКА волокну (82 кДж/моль) Порядок реакции прививочной полимеризации МАК по мономеру, как и в случае ММА, равен 1

Таблица 3 - Влияние температуры на выходные параметры прививочной полимеризации метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну___

Температура, "С Начальная скорость, V 105 моль/л с Количество привитой ПМАК, % к массе волокна Эффективность прививки, %

60 0,48 4,8 99

70 1,45 И 99

80 2,55 44 99

90 5,80 64 99

Условия реакции [МАК] = 0,8 моль/дм , Т = 80°С, модуль 30

Установленные закономерности позволили получить поликапроамидное волокно, модифицированное прививкой полиметакриловои кислоты, содержащее 17% карбоксильных групп (СОЕ 3,7 ммоль/г)

При определении состава синтезированных привитых сополимеров показано, что практически при одинаковом содержании привитого компонента (ПМАК и ПММА) доля ПКА, участвовавшего в реакции прививочной полимеризации метакриловой кислоты, составляет 0,35 против 0,11 для ММА Вследствие этого получаемые привитые сополимеры существенно различаются по составу (таблица 4) Причинами этого могут быть набухание полимера в МАК и локальная прививочная полимеризация ММА в адсорбированных мономерных частицах

Таблица 4 - Композиционный состав привитых сополимеров ПКА-ПМАК и ПКА-ПММА

Привитой полимер Состав модифицированного волокна, % Состав привитого сополимера, %

ПКА, вступивший в реакцию Привитой полимер ПКА, не вступивший в реакцию Поликаироамид Привитой полимер

ПМАК* 35,5 39 25,5 48 52

ПММА** 11,5 41,1 47,4 22 78

*, ** - выход привитого полимера, равный 64 и 70% к массе ПКА соответственно

В ИК-слектрах привитых сополимеров ПКА-ПММА появляется новая полоса 1732 см'1, ответственная за валентные колебания групп С=0, которая указывает на наличие в полимере сложноэфирных групп, а в ПКА-ПМАК -полоса 1712 см"1, обусловленная асимметричными валентными колебаниями связей С=0 в карбоксильных группах привитой полиметакриловой кислоты

Реализованная поверхностная прививка изменяет морфологию модифицированного ПКА волокна Как показывают электронные снимки, привитые цепи ПМАК и ПММА на поверхности ПКА волокон со слабовыра-женной фибриллярной текстурой образуют на волокне пленку с различными дефектами (рисунок 7) В подавляющем большинстве регистрируются продольные разрывы слоя привитого полимера, что является результатом возникновения начальных растягивающих продольных напряжений в пленке привитого полимера при синтезе привитых сополимеров, вызывающих ее растрескипание На некоторых волокнах имеет место частичное отслоение пленки Для привитого ПММА характерны рельефные микрообласти, ориентированные вдоль оси волокна

а) б) в) г)

Рисунок 7 - Электронные снимки ПКА волокон, модифицированных прививкой метакриловой кислоты (а, б) и метилметакрилата (в, г)

2 Сорбциоииые свойства привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота При изучении свойств полученных привитых сополимеров ПКА-ПМАК основное внимание было уделено их поведению в процессах хемосорбции

Сорбционные свойства исследовали методом ионометрии в статических условиях из модельных растворов Си804 в области рабочих концентраций 0,6 -3,2 ммоль/дм3 Как видно из кинетических кривых сорбции ионов Си2+ при различной концентрации сорбата (рисунок 8, таблица 5), процесс характеризуется высокой начальной скоростью, которая возрастает с увеличением концентрации ионов меди в растворе

Таблица 5 - Основные параметры процесса сорбции ионов меди хемосорбционным

[Си-] ммоль/дм V 10\ моль/(л с) СЬ, ммоль/г СЕ, мг/г И, % •Оси О 10", см2/с Гиг, МИН

0,6 3,55 0,59 37,76 99 9900 4,46 0,6

1,1 5,18 1,09 72,32 99 9900 3,48 0,8

2,0 6,24 1,80 115,20 90 900 2,73 1,03

3,2 8,06 2,10 134,40 65 186 1,94 1,4

Я, % - степень извлечения в условиях равновесия, тщ, мин - время полусорбции Высокие начальные скорости обеспечивают за первые 3 мин процесса поглощение ионов меди на уровне 60-85% от равновесных значений При этом

для низких концентраций (0,6-1,1 ммоль/дм3) уже за 10 минут происходит практически 100%-ная степень извлечения ионов Си2+

Изотерма сорбции ионов меди карбоксилсодержащим поликапроамидньш волокном (рисунок 9) линеаризуется с высокой достоверностью аппроксимации (Л2 =0,9859 и 0,9935) в логарифмических координатах уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра Найденные эмпирические константы позволили получить соответствующие уравнения для описания изучаемого процесса сорбции

1,0932 С

СЕ, „ = 2,39 С

СЕ,

1+0,001968 С

2 4 2 8 3 2 [Си5'] ммоль/дм3

Рисунок 9 - Изотерма сорбции ионов Си привитым сополимером ЦКА-ПМЛК

(3),

40 60 1440 Продогокте1к.но«1ь, мин

Рисунок 8 - Кинетика сорбции ионов Си2+ из водных растворов карбоксилсодержащим ПКА волокном [Си2+], ммоль/дм3 3,2-(1), 2,0-(2), 1,1 0,6 - (4)

Результаты определения ионов меди методом ионометрии соизмеримы с данными рентгеновского микроанализа (рисунок 10) (12,6% и 12,9% соответственно)

Рассчитанные значения времени полусорбции (хю) с использованием коэффициентов диффузии хорошо коррелируют с начальными скоростями процесса сорбции ионов меди (таблица 5) Установленные кинетические характеристики процессов сорбции меди (начальные скорости и время установления сорбционного равновесия) полученным волокнистым карбоксилсодержащим сорбентом обуславливают возможность создания эффективных сорбционных процессов, в том числе и в системах экологического мониторинга окружающей среды

Известно, что сорбция ионов переходных металлов слабо- и средне-кислотными катионитами может происходить в результате одновременно протекающего ионного и координационного взаимодействия Это и результаты работ Копыловой-Валовой по исследованию свойств катионитов позволили нам при оценке энергетичеких характеристик изучаемого процесса рассмотреть его с

Рисунок 10 -ДЭС-спектр привитого сополимера ПКА-ПМАК после сорбции ионов Си

позиции комплексообразования, не исключая при этом протекание сорбции и по реакции ионного обмена Природа карбоксильных групп предопределяет возможность образования координационных центров различного состава, включающих 1 или 2 карбоксильные группы, обеспечивающие тем самым 2 или 4 координационные связи, при условии, что остальные вакансии заняты молекулами воды (растворителя)

Полученные значения ^Куст (таблица 6) указывают на более высокую устойчивость макромолекулярных комплексов ионов меди с лигандными группами привитого сополимера ПКА-ПМАК при низкой степени насыщения карбоксильных групп сорбента ионами металла Процесс сопровождается изменением свободной энергии, на величину которой существенно влияет соотношение функциональных групп полимерного лиганда и ионов металла-комплексообразователя Рассчитанные термодинамические характеристики процесса свидетельствуют, что с уменьшением свободной энергии (АО) константа устойчивости образующихся макромолекулярных комплексов повышается

Таблица б - Координационные свойства ПКА-ПМАК при сорбции ионов Си2*

[Си21], ммоль/дм'! СЕси2+» Координационные свойства AG, кДж/моль

ммоль/г Строение комплекса к„ IgK^

0,60 0,59 II 85277,5 4,93 -28,12

1,10 1,09 II 38229,5 4,58 -26,13

3,20 2,10 I 1,01 0,002 -0,005

Ниже приведены структурные модели комплексных соединений, в которых ион меди координирует с одной (I) и двумя (И) карбоксильными группами сорбента (значения длин связей приведены в А)

0 190

Комплекс строения (I) Комплекс строения (И)

Как видно, сдвиг электронной плотности от лиганда к комплексообразова-телю приводит к перекрыванию их атомных орбиталей и обобществлению электронной пары лиганда (полная делокализация зт-электронной плотности в карбоксильной группе привитой ПМАК), вследствие чего происходит ионно-координационное взаимодействие ионов меди и COO". При молекулярном моделировании /становлено, что в ходе геометрической оптимизации вращения фрагментов макромолекулярных цепей, содержащих ионитные комплексы, вокруг связи С-С не происходит, благодаря чему комплексные структуры лежат в одной плоскости с одинарной С-С связью, образуя двугранный угол в 180°, сохраняя копланарность Результаты расчета энергетических характеристик свидетельствуют о более благоприятных условиях формирования комплексов строения И (меньше значение энтальпии образования комплексов — энергии стабилизации, полной энергии системы) (таблица 7)

14 Таблица 7 - Энергетические параметры образования комплексов различного состава

Строение комплекса Еполная кДж/моль ^стабилизации кДж/моль Есвячи кДж/моль Еизолированная атомная кДж/моль Е электрона, кДж/моль Еядер ядерного взаимодействия кДж/моль

I -54056 -733 770 -52923 -166871 112815

II -81348 -1015 1062 -78639 -374727 293379

Наряду с этим показано, что прочность донорно-акцепторного взаимодействия в комплексе, которую количественно характеризует энергия связи О-Си, превышает соответствующее значение Есвязи в координационном центре, образованном ионом меди и одной карбоксильной группой (1062 и 770 кДж/моль соответственно)

Результаты электронной микроскопии показывают, что после сорбции ионов меди в поверхностном слое ПМАК, привитой к ПКА волокну, появляются поперечные изломы (рисунок 11), причиной которых может быть возникновение радиальных напряжений в результате неравновесного состояния структуры

мин*1 ы

i'r.i

.„из

k ' ..... . »

\ <v ' *'<

" y

n

'/Л

,iî j ■ /Д1, *

Рисунок 11 - Электронные снимки поверхности привитых сополимеров ПКА-ПМАК после проведения процесса сорбции ионов Си2+

ВЫВОДЫ

1 С использованием кинетических и квантово-химических методов изучена реакция радикальной прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты к поликапроамиду и гидратцеллюлозе с новой для этих систем ОВС' сульфат амминмеди-пероксид водорода и установлены ее закономерности Синтезированы привитые сополимеры, содержащие в качестве привитых цепей полиметакриловую кислоту и ее эфиры, различного состава

2 Рассчитаны энергетические характеристики прививочной полимеризации метилметакрилата к поликапроамиду, гидратцеллюлозе, поливиниловому спирту Выявлена корреляция выхода привитого полимера и потенциала ионизации молекулы полимера-матрицы На основании расчетных данных определены возможные места локализации привитых цепей

3 Выявлено влияние природы полимерной матрицы на протекание прививочной полимеризации (скорость процесса, количество привитого полимера, продолжительность реакции) Показано, что в присутствии ОВС Си^-НгО^ в данных полимеризационных системах наиболее активен поликапроамид

4 Установлено, что при одинаковом содержании привитого полимера в модифицированном волокне привитые сополимеры поликапроамид-полиметакриловая кислота и поликапроамид-полиметилметакрилат имеют разный композиционный состав, при этом последние сильно обогащены привитым полимером

5 При исследовании процесса омыления привитых сополимеров с полиметилметакрилатом показано, что степень омыления привитого полиметилметакрилата в твердой фазе полимера не превышает 0,2 - 0,3

6 Определены оптимальный состав компонентов ОВС и условия проведения прививочной полимеризации, обеспечивающие введение в волокно до 40% привитой полиметакриловой кислоты и тем самым получение сорбционно-активного карбоксилсодержащего поликапроамидного волокна со статической обменной емкостью 3,5 - 4,0 ммоль/г

7 Изучены сорбционные свойства привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота волокнистой формы Определены кинетические (скорость сорбции, время полусорбции, коэффициенты диффузии) и термодинамические (свободная энергия Гиббса) параметры процесса сорбции ионов меди Получены аналитические выражения изотерм сорбции ионов Си2+ в координатах уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра, позволяющие оценить эффективность сорбционных процессов в широкой области концентраций сорбата

8 С помощью квантово-химического метода рассчитаны энергетические характеристики различных структурных оршнизаций комплексных соединений ионов меди с карбоксильными группами ПМАК

9 Найдены условия, обеспечивающие протекание процесса сорбции ионов меди с высокой скоростью, степенью извлечения и емкостными показателями на уровне 120-130 мг/г волокна Получены положительные результаты биотестирования очищенной воды

Основное содержание диссертационной работы Биккулловой А Р отражено в

следующих публикациях

1 Биккуллова А Р, Дружинина Т В, Абронин И А Закономерности гетерофазной радикальной прививочной полимеризации метилметакрилата к полимерным волокнам//Хим волокна -2005 -№ 1 -С 19-23

2 Дружинина Т В , Биккуллова А Р Получение функционально-активных полиамидных волокон // Доклады Международного симпозиума восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века», Саратов, 2005. - С 97—100

3 Биккуллова А Р , Дружинина Т В , Абронин И А Влияние энергетических характеристик полимеров на прививочную полимеризацию метилметакрилата / Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2005), Москва, 2005. - С. 167

4 Биккуллова А Р, Дружинина Т В Влияние микроволнового облучения на прививочную полимеризацию метилметакрилата к поликапроамидному волокну // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки - 2005), С - Петербург, 2005. - С 174

5 Дружинина Т В , Абронин И А , Биккуллова А Р Квантово-химический расчет энергетических характеристик прививочной полимеризации

метилметакрилата к волокнообразующим полимерам // Хим волокна - 2006 №3 -С 15-18

6 Дружинина Т В , Биккуллова А Р, Булгаков И А Получение и свойств волокнистого катеонита на основе полиамидного волокна // Тезисы докладе Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспиранте «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки - 2006), С Петербург, 2006 - С 194-195

7 Биккуллова А Р , Дружинина Т В Влияние природы мономера на прививоч ную полимеризацию к поверхносги поликапроамида / Тезисы доклацо Международной научно-технической конференции «Современные технологи] и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2006), Москве 2006 - С 133

8 Дружинина Т В , Биккуллова А Р Особенности кинетики прививочной поли меризации к поверхности ориентированного поликапроамида // Хим волокна - 2006 -№5 -С 21-24

9 Дружинина Т В, Биккуллова А Р Исследование процесса комплексе образования меди с лигандами полимерного сорбента в твердой фазе // Тезись устных и стендовых докладов Четвертой международной каргинско! конференции «Наука о полимерах 21-му веку», Москва, 2007 - Т 2 - С 60

Подписано в печать 10 04 07 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ Уел печ л 1,0 Заказ 154 Тираж 80 МГТУим АН Косыгина, 119071, Москва, ул Малая Калужская, 1

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР «Закономерности прививочной полимеризации виниловых мономеров».

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты исследования.

2.2 Методика проведения эксперимента.

2.3 Методы исследования.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Закономерности прививочной полимеризации неионогенных и ионогенных виниловых мономеров к волокнистым полимерным матрицам с использованием окислительно-восстановительной системы Си2+ - Н2О2.

3.1.1 Прививочная полимеризация метилметакрилата к различным полимерным волокнам.

3.1.2 Прививочная полимеризация метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну.

3.1.3 Влияние микроволнового воздействия на прививочную полимеризацию метилметакрилата и метакриловой кислоты.

3.2 Сорбционные свойства привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота.

ВЫВОДЫ.

Одной из основных тенденций придания новых свойств полимерным материалам в настоящее время и на перспективу является химическое модифицирование полимеров. Это обусловлено тем, что синтез новых полимеров с химически активными группами, обеспечивающими достижение заданных свойств при сохранении способности к волокнообразованию или физико-механических показателей, часто бывает более сложным, чем процесс модифицирования, а в ряде случаев невозможным.

К наиболее эффективным методам модифицирования относится прививочная полимеризация, которая используется для регулирования хемосорбционной активности, гидрофильно-гидрофобных и адгезионных свойств поверхности полимерных материалов и целого ряда других показателей. Резкое обострение в настоящее время экологических проблем в результате усиливающегося техногенного воздействия на окружающую среду выдвигает получение модифицированных полимеров с функционально-активными привитыми цепями за счет прививочной полимеризации в ряд приоритетных направлений создания эффективных систем экологического мониторинга, очистки водных сред и газовоздушных выбросов и т.п.

Учитывая высокие сорбционно-кинетические свойства волокнистых сорбционных материалов и то, что подавляющее число разработанных ранее волокнистых сорбентов содержит функционально-активные группы основного характера, весьма актуальным с целью расширения возможностей сорбционных технологий является синтез карбоксилсодержащих привитых сополимеров по реакции радикальной прививочной полимеризации акриловых кислот и их эфиров с использованием химических методов инициирования, обуславливающих относительную простоту и технологичность процесса модифицирования.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с проектом МНТПП №203 «Химические технологии» (раздел 2 «Общая химическая технология») научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» и единым заказ-нарядом Федерального агентства по госбюджетной теме № 03 - 609 - 45.

Целью работы является разработка метода синтеза привитых сополимеров поликапроамида и гидратцеллюлозы по реакции прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты с использованием ОВС "комплексное соединение меди - пероксид водорода" и исследование их свойств.

Для достижения поставленной цели было необходимо:

• Установить закономерности гетерофазной прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты к ориентированным полимерам с использованием ОВС Си -Н202.

• На основании квантово-химических расчетов определить электронную структуру макрорадикалов поликапроамида, гидратцеллюлозы и оценить их реакционную способность в процессе прививочной полимеризации.

• Сформулировать принципы получения карбоксилсодержащих сорбционно-активных волокон с использованием химического метода инициирования.

• Изучить свойства полученных карбоксилсодержащих сорбционно-активных привитых сополимеров.

Научная новизна работы.

• Показана высокая эффективность в реакции инициирования прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты к поликапроамиду и гидратцеллюлозе новой для этих систем ОВС "комплексное соединение меди-пероксид водорода".

• Полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ рассчитаны энтальпии образования возможных центров инициирования в полимерах-матрицах (поликапроамиде, гидратцеллюлозе, поливиниловом спирте) и ДН начальной реакции роста цепи при прививочной полимеризации метилметакрилата и метакриловой кислоты, что позволило предложить наиболее вероятный процесс радикалообразования на стадии инициирования с использованием ОВС Си2+-Н2О2. На олигомерных модельных фрагментах макромолекул полимеров-матриц выявлена взаимосвязь выхода привитого полимера и потенциалов ионизации.

• Дано количественное описание кинетики прививочной полимеризации метакриловой кислоты и метилметакрилата к ориентированным полимерам в присутствии окислительно-восстановительной системы Си2+-Н202, один из компонентов которой является комплексным соединением полимерной матрицы.

• Выявлена взаимосвязь строения, структуры полимерной матрицы и закономерностей прививочной полимеризации метилметакрилата, метакриловой кислоты (скорости реакции, выхода привитого полимера, конверсии мономера).

• На основании исследований сорбционных свойств привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота предложены возможные молекулярные структуры комплексных соединений ионов Си2+ с лигандными карбоксильными группами; определены константы скорости реакции комплексообразования, энергетические и геометрические показатели комплексонатов.

Практическая значимость результатов. Разработан эффективный способ получения привитых сополимеров, основанный на прививочной полимеризации метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну без образования гомополимера. Показана высокая сорбционная активность карбоксилсодержащего сорбционно-активного волокна при сорбции ионов меди (2,1 ммоль/г), что позволяет рекомендовать его в качестве фильтров для улавливания ионов меди.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Закономерности прививочной полимеризации виниловых мономеров

Особенностью развития полимерной химии и технологии является широкое применение химического модифицирования полимерных материалов с целью придания им комплекса новых свойств [1-6]. В подавляющем большинстве такой способ получения полимеров с новыми свойствами является более перспективным, а в ряде случаев даже единственным, по сравнению с синтезом новых типов полимеров. Наибольшее распространение для модифицирования полимерных материалов наряду с полимераналогичными превращениями получил метод прививочной полимеризации.

Предопределяя перспективность этого метода в плане получения волокон с комплексом улучшенных потребительских и специальных свойств, существует ряд сложных научных задач. В первую очередь, это выбор и разработка эффективных и рациональных методов инициирования прививочной полимеризации с учётом особенностей структуры и строения полимерной матрицы, гетерофазности процесса и свойств используемых мономеров.

Наиболее эффективным методом химического модифицирования полимеров является прививочная полимеризация различных виниловых мономеров, содержащих функционально-активные группы.

Несмотря на принципиальную возможность синтеза привитых сополимеров методом ионной полимеризации [7-9] и по реакции поликонденсации [10] основное внимание уделено синтезу привитых сополимеров по реакции радикальной полимеризации, как наиболее универсальной и эффективной.

По методу инициирования различают радиационную и химическую прививочную полимеризацию.

Процесс прививочной полимеризации, как и радикальной гомополимеризации, состоит из трех основных элементарных стадий: инициирование цепного процесса, реакции роста цепей, которая может происходить одновременно в нескольких фазах и на границах раздела между ними, и их обрыва. Принципиальное отличие прививочной полимеризации состоит в характере реакции инициирования, которая осуществляется за счет активных центров, генерируемых в макромолекулах исходного полимера, а не в молекулах мономера или специально вводимого в систему инициатора, как это происходит при обычной полимеризации. Таким образом, образующиеся полимерные цепи оказываются химически связанными с макромолекулами исходного материала.

Важным кинетическим параметром реакции являются скорости элементарных стадий прививочной полимеризации, которые будут определять количество образовавшегося полимера и длину цепей.

На стадии реакции инициирования скорость образования первичных радикалов равна vи = 2ки[1], где ки - константа инициирования, специфическая для данного инициатора.

Если для радикальной полимеризации скорость реакции инициирования зависит от концентрации инициатора, то для прививочной полимеризации необходимо учитывать ряд факторов: энергию отрыва атома водорода от макромолекулы полимера, обеспечивающий образование макрорадикала, адсорбцию инициатора на твердой поверхности, которая может замедлить диффузионное разделение образующихся радикалов [11], диффузию инициатора в полимер, которая определяется его структурой. В связи с этим при использовании метода передачи цепи на полимер стремятся создать условия для фиксации одного из компонентов в полимерной матрице, что обеспечит повышение вероятности образования макрорадикала.

На следующей стадии происходит рост цепи за счет взаимодействия первичного радикала с молекулой мономера:

Я + М где М - мономер; кр - константа скорости роста цепи гомополимера, и для радикала произвольной длины выражение скорости имеет вид: т

Реакция роста цепи определяет не только скорость процесса в целом и молекулярную массу продукта, но также и строение полимерной цепи.

Применительно к процессу прививочной полимеризации константа скорости роста цепей является функцией концентрации адсорбированного мономера [12].

Поверхностная концентрация мономера вблизи реакционного центра определяется в основном двумя факторами: поверхностной диффузией адсорбированных молекул с коэффициентом 05 и процессами обмена молекулами между адсорбционным слоем и жидкой фазой, которые характеризуются константами скоростей адсорбции ка и десорбции кд. Скорость адсорбции уа зависит от числа молекул (3, адсорбированных на единицу поверхности в единицу времени, доли поверхности, свободной от адсорбата (1-9) и коэффициента аккомодации а [13]: уа = аР(1-0), где 6 = с/ам - степень заполнения поверхности мономером; а р = ка.

Скорость десорбции пропорциональна 0: уд = кд0.

Уравнение, описывающее распределение концентрации мономера вблизи реакционного центра, имеет вид: = (1) от г дг ог где г - радиус-вектор, начало которого находится в реакционном центре; <т(г,0~ поверхностная концентрация адсорбированного мономера; ат монослойное заполнение; р - давление в жидкой фазе. Первый член в правой части уравнения (1) учитывает диффузионный поток на поверхности и представляет собой лапласиан А^2<7.

Как отмечается в [14], чтобы при полимеризации на поверхности в какой-либо степени начали проявляться диффузионные задержки, константа скорости реакции роста цепей должна быть на 4-5 порядков выше, чем при полимеризации в жидкой фазе. Отсюда следует, что реакция роста цепей полимеризации на поверхности в системах со слабой связью должна протекать в глубокой кинетической области. Следовательно, при полимеризации мономеров в системах со слабой связью наблюдаемые значения кр порядка 10'11 - 10'13 см /(молекул-с) имеют кинетическую природу.

Суммарное время пребывания низкомолекулярных радикалов на поверхности оказывается больше, чем характеристическое время акта роста цепей полимеризации. Следовательно, в большей части объема полимера-матрицы низкомолекулярные радикалы успевают принять участие в полимеризации на поверхности.

Среднее время пребывания диффузанта в реальном образце (т) можно описать соотношением [15]: т = Ь2/(12Бе), где Ь - толщина образца, Бе - эффективный коэффициент диффузии.

Поскольку прививочная полимеризация проводится в гетерогенных условиях, где волокна находятся в твердой фазе, то реакция прививочной полимеризации протекает в диффузионно-кинетической области, вследствие чего рост цепи зависит от скорости диффузии мономера к активным центрам макрорадикала полимера, на которую в свою очередь влияет плотность структуры полимера.

Необходимо отметить, что наряду с образованием привитого полимера возможно образование гомополимера, выход которого зависит как от химической природы используемых полимеров, мономеров и инициаторов, так и соотношения их концентраций, а также от реакционной способности и стерических факторов.

В основе механизма обрыва цепи лежат реакции рекомбинации и диспропорционирования. В случае реакции рекомбинации

К ш п * Пт+П) выражение для определения скорости обрыва цепи будет иметь вид: где кобр - константа скорости обрыва.

Скорость обрыва цепи при прививочной полимеризации затруднена вследствие снижения молекулярной подвижности растущих привитых цепей и повышения вязкости системы.

По особенностям механизма инициирования химические способы синтеза привитых сополимеров можно разделить на следующие группы:

1. Методы, основанные на введении в полимер активных групп, способных распадаться с образованием макрорадикалов.

2. Окислительно-восстановительные системы, в которых полимер является восстановителем.

3. Методы передачи цепи на полимер от низкомолекулярного радикала.

Среди химических способов инициирования гетерофазной прививочной полимеризации метод передачи цепи на полимер является наиболее универсальным. Число систем, способных при определенных условиях образовывать низкомолекулярные свободные радикалы, огромно, но их можно объединить в две группы: собственно инициаторы и окислительно-восстановительные системы [16].

Применение инициаторов [17-19] для прививочной полимеризации, как правило, малоэффективно из-за высокой энергии активации разложения инициатора и возможности образования большого количества гомополимера вследствие конкурентной реакции - передачи цепи на мономер, которая термодинамически более выгодна, чем передача цепи на полимер.

Комплексы пероксодисульфата калия с четвертичными солями аминоалкилметакрилата (ААМА) [20-22] характеризуются более высокими константами скорости разложения (З^б+Ю^с"1 вместо 5,83*10"5с"' для К^С^, Т=70°С) и более низкими значениями энергии активации разложения (64кДж/моль вместо 101кДж/моль для К28208). Это определяет их высокую активность в инициировании реакции прививочной полимеризации, в частности акрилонитрила к поликапроамидному волокну [22, 23], а фиксация комплекса на волокне способствует протеканию реакции без образования гомополимера [24, 25].

Такие комплексы можно рассматривать как новый перспективный тип инициаторов полимеризационных процессов ряда виниловых мономеров. К сожалению, следует констатировать более низкую их активность при прививочной полимеризации ненасыщенных оснований.

Окислительно-восстановительные системы оказались более эффективными для инициирования прививочной полимеризации. Это обусловлено тем, что реакция между окислителем и восстановителем, приводящая к образованию свободных радикалов, во многих случаях протекает при сравнительно низких температурах с энергией активации около 40кДж/моль, вместо ~125кДж/моль, характерной для процесса термического разложения, например, пероксидов [26]. Кроме того, при использовании ОВС появляется возможность существенно повысить эффективность прививочной полимеризации в результате фиксации одного из компонентов системы на полимере [2, 27].

Для синтеза привитых сополимеров могут быть использованы разнообразные окислительно-восстановительные системы, в частности: амин-окислитель [28, 29], металл-окислитель [30-38], трехкомпонентные системы [39-49].

Вследствие более высокой активности комплексных соединений металлов переменной валентности в инициировании полимеризационных процессов целесообразным при разработке методов синтеза привитых сополимеров является использование комплексных соединений меди [33 -35].

Высокоэффективной инициирующей системой при модификации поликапроамидного волокна путем прививки аминоалкилметакрилатов с целью улучшения потребительских свойств и получения на их основе хемосорбентов оказалась окислительно-восстановительная система триизоиндолбензолмакроцикл (ИБМ-Си-Н202).

Исходя из принципа квазистационарного состояния относительно низкомолекулярных радикалов, адсорбированных на полимерной матрице НО'адс, и макрорадикала полимера Р'пр, процесс гетерофазной прививочной полимеризации ААМА в присутствии пероксидных инициаторов и металлов переменной валентности можно описать следующими уравнениями: пёр. = [М][Н2Ог] + [НО°аас ]-(к4 + к5 )[М] [НО' ] = 0, dt кх + к2 k6[P)[Ho:j+ыррои+WIROOU - к9 [p;p][R¡] = о, где к, k¡, к2, кз, к4, к5, к6, к7, к8, к9 - константы скоростей соответствующих реакций: к кх . Н2О2 + М ^— [комплекс] —ОН + R + продукты;

• • к2 (НО + R ) —- продукты;

• кз • НО адс —— НО; k4 •

НО + М —- R + продукты; k5 • но + М —L R,; к6 .

НО адс + Р —Р + продукты; ki ■

RO адс + Р —Р + продукты; ROO адс + Р —Р + продукты;

Рпр + Я. --Рпр-Я.

Возможность окисления диэтиламиноэтилметакрилата до амингидропероксида и обнаруженное комплексообразование мономера с Н2О2 позволило авторам [33] сделать вывод об участии ДЭАЭМА в инициировании собственной прививочной полимеризации. В дальнейших исследованиях при изучении механизма прививочной полимеризации аминоалкилметакрилата в присутствии указанной выше ОВС установлено протекание реакции комплексообразования в полимеризационной системе с участием ионов меди. На основании этого сформулированы представления о механизме прививочной полимеризации ААМА к поликапроамидному волокну в присутствии Н2О2 и ИБМ-Си, локализованного в полимерной матрице, в соответствии с которыми процесс инициирования начинается с взаимодействия Н202 с мономером по донорно-акцепторному механизму с образованием комплекса с переносом заряда, который распадается на катион и гидроксильный радикал:

Н2 /

Н2С=С С—N + н2°2 с/ Н2

Г и н 1 снз н2 I о7

Н2С=С .С—N : I ¿х с/ Н2 н ]кпз

СН,

Но

Н2С=С' С—N ОН А

-с с/ И!

НО где Я = СН3; С2Н5.

При действии радикала ОН' в жидкой фазе полимеризационной системы протекает процесс инициированного радикального окисления мономера кислородом воздуха до амингидропероксида по механизму отрыва протона от метиленовой группы, находящейся в а-положении к атому азота:

15

Н2С= но' + 02 + нх

С—N + Н20 + X

Амингидропероксид образует комплекс с локализованной в ПКА волокне медью, взаимодействие компонентов которого приводит к возникновению свободных радикалов, адсорбированных на поверхности волокна. Восстановление меди до Си+ способствует образованию ОВС Си+ -Н2О2, генерирующей активные радикалы ОН', обеспечивающие протекание реакции передачи цепи на полимер.

Исследования основных закономерностей прививочной полимеризации ААМА к поликапроамидному волокну в присутствии пероксида водорода и комплексного соединения меди с триизоиндолбензолмакроциклом показали, что скорость прививочной полимеризации находится в сложной зависимости от концентрации мономера.

Существенный интерес представляют исследования кинетических характеристик процесса прививочной полимеризации глицидилметакрилата к таким полимерным матрицам как поливинилспиртовое, поликапроамидное и гидратцеллюлозное волокна. При этом прививочная полимеризация ГМА к полимерным волокнам является объектом внимания многих исследователей, занимающихся получением хемосорбционных волокон [3, 50-58].

В реакции прививочной полимеризации глицидилметакрилата к полимерным волокнам в основном использовалась ОВС Cuf-H202,

Н3С. с=сн2

НС—сн2 включающая в качестве одного из компонентов комплекс меди, иммобилизованный на волокне, что существенно повышает эффективность прививки, позволяя проводить процесс без образования гомополимера.

Вопрос о роли меди в реакции прививочной полимеризации ГМА заслуживает особого внимания. Как показали исследования [35], прививочная полимеризация глицидилметакрилата к ПВС волокну в отсутствии ионов меди на волокне не протекает. Выход привитого полимера в сопоставимых условиях составляет 65% от массы волокна при наличии на волокне соединений меди. Процесс образования привитых сополимеров ПВС-ПГМА характеризуется начальной скоростью 4-10"4 моль/л-с. Влияние каталитических количеств меди на ускорение реакции прививочной полимеризации и высокая эффективность прививки в присутствии меди (~100%) указывает на возможность комплексообразования меди с полимерной матрицей.

О координационном взаимодействии меди с полимерным лигандом, приводящем к образованию комплексного соединения, распадающегося при действии Н2О2 с образованием макрорадикала, свидетельствуют данные, приведенные в [36]. Авторами статьи при исследовании строения привитых сополимеров ПВС-ПГМА с использованием метода деконволюции ИК-спектров привитых сополимеров различного композиционного состава и соответствующего состава механических смесей ПВС и ПГМА обнаружено участие кислорода гидроксильных групп поливинилового спирта в образовании связей с привитыми цепями полиглицидилметакрилата. Если бы инициирование прививочной полимеризации протекало путем передачи цепи на полимер от низкомолекулярного радикала ОН", то макрорадикал, дающий рост привитой цепи, должен был бы, по всей вероятности, находиться на асимметричном атоме углерода макромолекулы ПВС.

Таким образом, на основании экспериментальных данных, указывающих на возможность комплексообразования компонентов полимеризационной среды, наличия эффекта ускорения реакции и общих представлений о механизме комплексно-радикальных полимеризационных процессов прививочную полимеризацию глицидилметакрилата к ПВС волокну с использованием системы -Н2О2, по-видимому, можно отнести к комплексно-радикальной.

При исследовании основных закономерностей прививочной полимеризации глицидилметакрилата к ПКА волокну, инициируемой ОВС Си^+-Н202, авторы [37] изучали влияние различных факторов: концентрации компонентов ОВС и мономера, температуры, продолжительности реакции на выход и состав привитых сополимеров.

Фиксация комплексного соединения меди на волокне и проведение прививочной полимеризации при рН~7 (рН водной эмульсии мономера) создают благоприятные условия для инициирования, поскольку разложение Н2Ог происходит непосредственно на волокне, в результате чего эффективность прививки, как и в случае прививочной полимеризации ГМА к поливинилспиртовому волокну, очень высока.

Несмотря на высокую эффективность инициирования прививочной полимеризации ГМА в присутствии ОВС Си*+ - Н202, скорость реакции при изменении концентрации Н2О2 в области 0,01 - 0,07%(масс.) практически не изменяется и составляет 16-10"4 моль/л-с. Низкий порядок скорости реакции по Н2О2, равный 0,2, при высокой эффективности инициирования можно объяснить участием пероксида водорода в реакции обрыва растущих цепей ПГМА.

Обращает на себя внимание тот факт, что эмульсионная прививочная полимеризация ГМА к поликапроамидному волокну протекает с высокой конверсией мономера (-90%) даже при использовании низкоконцентрированной (1%-ной) и высококонцентрированной (20 - 30%-ной) эмульсии мономера, в то время как при прививке ионогенных мономеров (диметил- и диэтиламиноэтилметакрилатов) на ПКА волокно в присутствии ОВС Си^-Н202 конверсия мономера не превышает 50%. Это, по-видимому, связано с высокой локальной концентрацией мономера на

18 волокне в зоне прививки в течение всего процесса прививочной полимеризации вследствие высокой способности ПКА и привитого сополимера ГЖА-ПГМА сорбировать глицидилметакрилат. Действительно, после контакта эмульсии мономера с ПКА волокном в условиях прививки концентрация мономера снижается с 5 до 2%, что свидетельствует об избирательной сорбции ГМА волокном. Привитой сополимер еще активнее сорбирует мономер, концентрация мономера в аналогичных условиях при помещении в эмульсию привитого сополимера, содержащего 50% ПГМА, снижается с 5 до 1,5%.

Возможность синтеза привитых сополимеров такого композиционного состава может быть обусловлена протеканием безобрывной прививочной полимеризации ГМА на твердой полимерной матрице за счет сильного увеличения вязкости системы и снижения подвижности растущих цепей, а также генерированием свободных радикалов на привитом полимере вследствие передачи цепи на глубокой стадии реакции.

Эффективная энергия активации равна 87 кДж/моль, что характерно для свободнорадикальных процессов прививочной полимеризации, основанных на передаче цепи от низкомолекулярного радикала на полимер.

Одним из основных требований при выборе оптимальных условий синтеза привитых сополимеров ПКА и ПГМА является устойчивость а-оксидного цикла. Определение содержания эпоксидных групп в продуктах, полученных при сравнительно высоких температурах реакции, показало, что в выбранных условиях а-оксидные циклы достаточно устойчивы и раскрытия не происходит.

Высокая эффективность ОВС Си^-Н202 также была показана при изучении закономерностей синтеза привитых сополимеров гидратцеллюлозы и полиглицидилметакрилата [38].

При исследовании закономерностей прививочной полимеризации ГМА к ГЦ волокну также показано, что выход привитого полимера существенно зависит от содержания меди и концентрации мономера в реакционной среде.

При этом максимальный выход для исследованной области концентраций

2+ соответствует содержанию Си 0,254 мг/г, которое на порядок выше, чем для прививочной полимеризации к ПКА волокну. При всех изученных условиях прививочная полимеризация начинается после некоторого индукционного периода. Обращает на себя внимание и тот факт, что, являясь компонентом ОВС, медь вызывает ингибирование прививки только при

2+ чрезвычайно высоком содержании Си на волокне (0,95 мг/г).

Порядок реакции по меди на начальной стадии процесса составляет 0,5, т.е. соответствует классическому радикальному процессу с бимолекулярным обрывом цепи.

При изучении кинетики прививочной полимеризации установлено аномальное значение порядка реакции по пероксиду водорода, равное 1,2, что существенно выше порядка реакции, протекающей на ПКА подложке. Авторы [38] полагают, что эта особенность может быть связана с частичным окислением целлюлозы и образованием гидропероксидных групп.

В сопоставимых условиях проведения реакции прививочной полимеризации ГМА к ГЦ волокну начальная скорость процесса несколько ниже (1,6-10"4 моль/л-с) аналогичной реакции на ПКА волокне. Это может быть связано с различной способностью полимерной матрицы сорбировать мономер из реакционной среды. Эффективная энергия активации процесса прививочной полимеризации глицилилметакрилата к гидратцеллюлозному волокну практически такая же (90 кДж/моль), как и к поликапроамидному волокну.

При прививочной полимеризации метакриламида на акриловые волокна, показано, что гомогенная структура волокон вследствие прививки изменяется на гетерогенную со структурой ядро-оболочка [59].

О распределении привитого полистирола по поверхности акрилоилированного крахмала указывают и авторы статьи [60] на основании устойчивости привитого сополимера к гидролизу. В этом случае привитой полистирол обеспечивает стерическую защиту лабильных сложно-эфирных групп акрилоилированного крахмала. В аналогичных условиях крахмал легко подвергается омылению.

В процессе прививочной полимеризации заслуживают внимания обратимые ОВС, которые, имея в своем составе дополнительный восстановитель, обеспечивают быстрый перевод металла в активную низшую степень окисления, что в итоге способствует увеличению как скорости реакции, так и эффективности прививки и конверсии мономера. Кроме того, при синтезе привитых сополимеров в качестве второго восстановителя наиболее эффективными являются гидрохинон, гидразин, сульфид натрия, аскорбиновая кислота. Эффективность действия ОВС зависит от химической природы используемого мономера и полимера, к которому осуществляется прививка. Так, известно [39], что гидрохинон ускоряет прививочную полимеризацию к целлюлозе акрилонитрила, акриламида, но ингибирует прививочную полимеризацию метилвинилпиридина, прививку которого ускоряет гидразин. При проведении прививочной полимеризации метилметакрилата и диметиламиноэтилметакрилата эффективным является сульфид натрия [40].

В процессе прививочной полимеризации аминоалкилметакрилатов к поликапроамидному волокну изучена сравнительная эффективность систем: ИБМ-Cu - Н2О2 - аскорбиновая кислота, ИБМ-Cu - ROOH - аскорбиновая кислота, ИБМ-Cu - Н2О2 - гидрохинон и CA-Cu - Н2О2 - аскорбиновая кислота, CA-Cu - Н2Ог - гидрохинон, CA-Cu - Н2О2 - Na2S.

Показано, что ПКА волокно, содержащее комплексные соединения меди, образует с пероксидами и такими восстановителями как аскорбиновая кислота, гидрохинон и Na2S эффективные обратимые инициирующие системы для гетерофазной прививочной полимеризации аминоалкилметакрилатов.

Согласно полученным данным, повышение выхода привитого полимера в присутствии аскорбиновой кислоты обусловлено увеличением эффективности реакции инициирования за счет возникновения в полимеризационной системе обратимого цикла превращений металла переменной валентности:

Уменьшение количества привитого ПДМАЭМА при избыточном содержании аскорбиновой кислоты (сверх оптимального значения) связано с участием кислоты в реакциях взаимодействия с низкомолекулярными радикалами и в обрыве растущей кинетической цепи.

Наблюдаемое ингибирование полимеризационного процесса прививки ДМАЭМА и диэтиламиноэтилметакрилата в присутствии в растворе небольших количеств гидрохинона, по всей вероятности, связано с переходом практически всего гидрохинона в малоактивные семихиноидные радикалы и продукты их превращений (n-бензохинон) в результате взаимодействия с ЮН и ROO- радикалами полимеризационной системы. Надо полагать, что в присутствии гидрохинона, окисление которого возможно пероксидными радикалами мономера, количество алкильных радикалов ДЭАЭМА в системе снижается.

Сравнение исследуемых обратимых ОВС показывает, что системы, содержащие гидрохинон, по эффективности не уступают ОВС с аскорбиновой кислотой, обладающей, благодаря наличию диенольной группировки, высокими восстановительными свойствами [41].

Для инициирующей системы CA-Cu - Н2О2 при прививочной полимеризации ДМАЭМА к поликапроамидному волокну более эффективным дополнительным восстановителем является сульфид натрия.

Тот факт, что в отсутствии CA-Cu реакция не протекает, а в отсутствии Н2Ог выход привитого полимера в условиях эксперимента не превышает 3% масс, позволяет сделать вывод, что свободные радикалы, инициирующие

ROOH

Си+

Си2+

Аскорбиновая кислота процесс, генерируются только при взаимодействии комплекса меди с у, пероксидными соединениями, а не по реакции №2Б с Си или с пероксидом.

Кинетические исследования прививочной полимеризации ДМАЭМА к поликапроамидному волокну с использованием системы СА-Си - Н202 -Ыа28 показали, что начальная скорость процесса по сравнению с бинарной ОВС возрастает в 1,5 раза и составляет 2,6-10"4 моль/л-с. В области концентраций Ыа28 в реакционном растворе, равных 0,03-0,04% масс, скорость прививки возрастает до 5,1-10"4 моль/л-с. При этом установлено, что наличие в системе сульфида натрия не оказывает влияния на конверсию мономера (60% и 62%), но существенно повышает эффективность ОВС СА-Си - Н202 в инициировании прививочной полимеризации (57% против 39%).

Исследована [44] возможность ускорения реакции синтеза привитых л I сополимеров ГПСА (ПЭТФ) - ПМВП при использовании системы Н202 - Бе - гидразин. Показано, что зависимость выхода привитого полимера от концентрации гидразина, как и для других типов восстановителей, имеет экстремальный характер с максимумом в достаточно узком диапазоне концентраций гидразина. Максимальное количество привитого полиметилвинилпиридина (-50%) на ПКА и ПЭТФ волокнах достигается в

3 3 области концентраций 0,8-10" -1,2-10" моль/л. В этих условиях скорость прививочной полимеризации МВП увеличивается примерно в 2 раза (до 3,2-10'5 моль/л-с для ПКА и 3,5-10"5 моль/л-с для ПЭТФ), что связано с возрастанием скорости разложения Н202 как источника свободных радикалов в присутствии гидразина и согласно основному механизму обратимых ОВС -с генерированием ионов Ре2+. Отмечается наличие индукционного периода, которое обусловлено низкой скоростью разложения Н202 в начальный период.

На возможность создания ОВС, способных инициировать прививочную полимеризацию, не вызывая одновременного образования гомополимера с растворе, указывают специфические закономерности прививочной полимеризации на целлюлозу, обусловленные гетерогенным характером этого процесса [45]. Значительно меньшая скорость обрыва в набухшей целлюлозе по сравнению с раствором, возможность фиксации ионов ¥е1+ в целлюлозной матрице позволяют при определенных условиях вводить в раствор мономера 3-ий компонент ОВС.

Для ОВС Ре -Н202 наиболее активными восстановителями образующегося Ре3+ в реакционной среде оказались гидрохинон, гидразин и сульфид натрия, поскольку они способны быстро восстанавливать и практически не взаимодействуют с перекисью водорода.

Реакция восстановления с использованием гидрохинона идет по схеме:

2Ре3+ + ОН—К У—ОН -^ 2Ре2+ + О >=0 + 2Н+

Такая система ускоряет прививочную полимеризацию к гидратцеллюлозе акрилонитрила, акриламида и ингибирует реакцию прививочной полимеризации метилвинилпиридина и метилметакрилата.

Установлено, что гидрохинон является не только восстановителем Ре3+, но и участвует в реакции обрыва привитых цепей полиакрилонитрила и макрорадикалов целлюлозы.

При исследовании закономерностей прививочной полимеризации акрилонитрила и метилвинилпиридина к целлюлозе с использованием ОВС Ре2+-Н202-гидразин. Показано, что гидразин является менее эффективным ускорителем реакции прививочной полимеризации, чем гидрохинон. Этот

11 факт, по-видимому, обусловлен меньшей скоростью восстановления Ре гидразином (окислительно-восстановительный потенциал пары Ре / Ре в присутствии гидразина значительно ниже, чем в системе с гидрохиноном).

Что касается прививки метилвинилпиридина, то гидразин оказался более эффективным восстановителем в' инициирующей системе, чем гидрохинон, поскольку введение гидрохинона ингибирует процесс прививочной полимеризации метилвинилпиридина.

Введение №28 в реакционную среду, содержащую в качестве ОВС Ре2+-Н202 приводит к увеличению количества привитого полиакриламида и полиакрилонитрила.

При использовании обратимой инициирующей ОВС К28208-№2820з -Си2+ для инициирования прививочной полимеризации метакриловой кислоты к поликапроамидному волокну в [49] показано, что при концентрации пероксодисульфата, превышающей 5,5-10"4 моль/л, порядок реакции по К^гОв равен 0, в то время как при более низкой концентрации (2,2 - 5,5)-10"4 моль/л порядок составляет 1,2. Существенное различие в значениях порядков реакции прививочной полимеризации по инициатору от радикальной полимеризации свидетельствует об особенностях механизмов инициирования и обрыва цепи при прививочной полимеризации МАК.

Нулевой порядок реакции по пероксодисульфату для высоких концентраций К28208 указывает на то, что сульфатные ион-радикалы наряду с участием в реакции инициирования прививочной полимеризации принимают активное участие в обрыве цепи на начальных стадиях процесса прививки. Повышение порядка реакции прививочной полимеризации по КгБгОв при низких его концентрациях авторы связывают с участием пероксодисульфата в побочных реакциях: например, взаимодействием 80" и 820" с образованием 804-820з~, не способных инициировать реакции полимеризации.

Однако трудно согласиться с мнением авторов о том, что повышение порядка реакции по К^Ов связано с участием пероксодисульфата калия в побочных реакциях. В этом случае концентрация сульфат-ионов была бы еще ниже, что привело бы к уменьшению скорости реакции, а, следовательно, и снижению порядка реакции.

Обращает на себя внимание тот факт, что при средних скоростях реакции прививочной полимеризации 2-10"4 моль/л-с и относительно небольшом выходе привитого полимера - от 15 до 40% порядки скорости реакции по ионам меди и мономеру превышают значения величин, характерных для радикальной полимеризации. Так, порядок реакции по мономеру оказался равным 2,3. Авторы объясняют это с позиции возможности участия мономера в реакции инициирования в димерной форме, что создает условия для их комплексообразования с ионами Си2+.

При исследовании кинетики прививочной полимеризации метилакрилата к полиакриламиду с использованием в качестве инициатора персульфата аммония [61] выявлены существенные отклонения порядков скоростей реакции прививочной полимеризации от радикальной полимеризации. Показано, что увеличение концентрации мономера, полиакриламида и температуры приводит к возрастанию начальной скорости реакции. Рассчитанные порядки реакции для общего процесса полимеризации оказались равными 1,6 по мономеру, 0,5 по исходному полимеру и нулю по инициатору. Объяснений причин таких кинетических параметров не приводятся.

В процессе прививочной полимеризации происходит заметное снижение рН реакционной среды с 7,8 до 4,5 за счет сульфат-ионов, появляющихся в результате распада персульфат-иона. Уменьшение содержания привитого сополимера наблюдалось лишь при рН<6. Реакция характеризуется эффективной энергией активации 51 кДж/моль.

При прививочной полимеризации метилакрилата к водорастворимым полимерам, по крайней мере на начальной стадии, полимерные частицы состоят из полиметилакрилата, мономера и воды. Это затрудняет диффузию полимерных и олигомерных радикалов в них и способствует обрыву цепи первичными сульфатными и гидроксильными радикалами. Кроме того, возможность обрыва цепи обусловлена высокой концентрацией инициатора и низкими концентрациями исходного полимера и мономера в реакционной среде.

Из приведенной кинетической схемы методом квазистационарных концентраций получено выражение для скорости изменения конверсии мономера (\¥о) и скорости собственно прививки при условии, что в процессе прививочой полимеризации преобладает обрыв цепи сульфатными ион-радикалами: кр[М]*(к„+к5[Р0Н]+к|[М])/к31 (1) кр[РоН]*[М]*[к5*(к5][Р0Н]+кц[М])+к51 * к*]/[ к31* к5,*[Р0Н]+ к„[М])] (2) Из выражения (1) следует, что для общего процесса полимеризации порядок по мономеру может изменяться от 0 до 2, по полиакриламиду - от О до 1, а по инициатору он равен нулю. Для процесса собственно прививки порядок по мономеру и исходному полимеру может изменяться от 0 до 2, а по инициатору он равен нулю в соответствии с уравнением (2).

Полученные в результате проведенных исследований данные позволили установить механизм элементарных реакций прививочной полимеризации метилакрилата к полиакриламиду, которые свидетельствуют, что инициирование прививочной полимеризации метилакрилата к полиакриламиду протекает как с участием сульфатных ион-радикалов, так и гидроксильных радикалов, а обрыв цепи в основном происходит за счет взаимодействия растущего полимерного радикала с сульфатным ион-радикалом.

В работе [62] предложены для инициирования прививочной полимеризации метилметакрилата к полистиролу полимерные макроинициаторы, содержащие (3-дикетонатные фрагменты. Для их получения осуществляли полимеризацию стирола, инициированную 5-метил-5-гексен-2,4-дионатом кобальта (II) (МГД-Со). При этом хелат наряду с инициированием (ввиду наличия в структуре реакционноспособных двойных связей) входил в структуру макромолекулы, образуя сополимер следующего строения:

Прививочная полимеризация ММА на полистирол начинается после индукционного периода, величина которого пропорциональна концентрации макроинициатора. В случае макроинициаторов, полученных при 85°С, скорости прививочной полимеризации ниже, чем для образующихся при той же концентрации МГД-Со, но при 70°С. Это связано с тем, что при более высокой температуре часть хелатных групп, вошедших в полистирольную цепь, теряет активность, участвуя в прививке боковых цепей на стадии синтеза макроинициаторов.

В [63] была осуществлена прививочная полимеризация 1,1,5-тригидроперфторпентилакрилата на полиамид-6 в присутствии гидропероксида (СНз)зСООН. Термическое разложение гидропероксида приводит к образованию алкокси- и гидроксирадикалов, вступающих в реакцию отрыва атома водорода от субстрата или присоединяющихся по двойной углерод-углеродной связи непредельного соединения. Образующийся макрорадикал реагирует далее с фторпентилакрилатом благодаря электрофильному характеру концевой СН2-группы в мономере. В результате получены соолигомеры следующего строения: Н[-ЫН-СН-(СН2)4-С(0)-]х[-Ш-(СН2)5-С(0)-]у0Н

СН2-СН-]тОК

С(0)0СН2(СР2СР2)2Н В работе [64] исследованы закономерности синтеза привитого сополимера поливинилового спирта и поливинилпиридина с использованием ОВС калийпериодкупрат - ПВС в щелочной среде. В данной системе окислителем является калийпериодкупрат, а восстановителем -поливиниловый спирт. Авторы предлагают следующую схему прививочной полимеризации 4-винилпиридина к поливиниловому спирту:

АЛЛА ЛААЛ + Си(Ш) -- [ + Си(Н)

ОН ;0

АЛЛА. ЛАЛЛ

I + он —- I + н2о ;он "О

Л^ЛЛ Алрл О 0ЛЛЛЛЛ

Привитой сополимер Показано, что оптимальным для осуществления прививочной полимеризации является массовое соотношение ВП:ПВС = 4. Анализ температурных зависимостей параметров прививочной полимеризации показал незначительное снижение эффективности прививки с ростом температуры и экстремальную зависимость выхода привитого полимера. Последнее может быть связано с ускорением реакций обрыва и передачи цепи на мономер. Лучшие результаты (количество привитого полимера 90%, эффективность прививки 80% и конверсия мономера на уровне 50%) получены при температуре проведения реакции 35°С и продолжительности 90 минут. Выходные параметры процесса имеют экстремальную зависимость от концентрации инициатора КПК с максимумом 2-10"3 моль/л. Причиной этого могут быть как возрастающая доля взаимодействия калийпериодкупрата с растущими радикалами, так и увеличение доли реакций передачи цепи и образования гомополимера поливинилпиридина.

Менее значительно проявляется при прививочной полимеризации винилпиридина к ПВС влияние рН в пределах 12,6 - 13,2. Незначительное повышение параметров прививки с ростом рН от 12,6 до 12,9 авторы связывают с соотношением концентраций активных форм КПК (НзЮ^и НзЮв"), имеющих различную инициирующую активность. Полученные рентгенограммы привитых сополимеров свидетельствуют о высокой упорядоченности получаемых полимеров.

Достаточно широко для прививочной полимеризации используется и радиационно-химический метод из газовой фазы или на пост-эффекте, особенно в случае прививочной полимеризации к полиолефиновым волокнам [65-67], поскольку они не имеют функционально-активных групп.

В [66] предложен эффективный радиационно-химический метод синтеза привитых сополимеров полипропилена, основанный на использовании комплекса меди с триизоиндолбензолмакроциклом (ИБМ-Си). Авторы исходили из возможности ускорения распада гидропероксидных групп полимера, образующихся в результате облучения полипропилена, в присутствии металла переменной валентности за счет окислительно-восстановительных реакций.

Прививочную полимеризацию метилвинилпиридина и диметиламиноэтилметакрилата осуществляли в режиме пост-эффекта после облучения полипропиленового волокна ускоренными электронами при комнатной температуре.

При облучении ПП волокна в кристаллических областях полимера, куда затруднена диффузия кислорода, образуются алкильные радикалы (Я'), которые оказываются захваченными сегментами полимера с упорядоченной структурой, имеющими очень низкую подвижность. Обладая высокой активностью, эти радикалы могут также принимать участие в инициировании прививочной полимеризации диффундирующего к ним мономера. В аморфных областях вследствие диффузии кислорода воздуха образуются в основном гидропероксидные группы, которые при температуре выше 40°С разлагаются, образуя алкоксильные радикалы (ЯО'), инициирующие реакцию прививочной полимеризации, и низкомолекулярные радикалы 'ОН, вызывающие в основном процесс гомополимеризации.

Для выяснения роли алкильных радикалов и гидропероксидных групп в инициировании реакции прививочной полимеризации виниловых мономеров к полипропиленовому волокну был исследован процесс прививочной полимеризации к ПП волокнам, различающимся содержанием алкильных и алкоксильных радикалов [67]. Это позволило исключить влияние одного из двух входных параметров на процесс прививки. Установлено, что при одинаковом содержании гидропероксидных групп значительное увеличение содержания алкильных радикалов не приводит к увеличению количества привитого полимера. В то же время, при увеличении содержания гидропероксидных групп в ПП волокне (при равном содержании алкильных радикалов) количество привитого полимера значительно возрастает. Это свидетельствует о решающем влиянии диффузионных факторов на процесс прививочной полимеризации, поскольку скорость диффузии мономера в аморфные области, где в основном локализованы гидропероксидные группы, значительно выше, чем в кристаллической области.

Анализ экспериментальных данных показывает, что введение в полипропиленовое волокно ИБМ-Си приводит к существенному увеличению выхода привитого полимера. При этом в зависимости от дозы предварительного облучения количество привитого полиметилвинилпиридина и полидиметиламиноэтилметакрилата увеличивается в 2 - 4 раза по сравнению с прививкой на обычное стандартное волокно. Соответственно повышается конверсия мономеров и, что особенно важно, эффективность прививки увеличивается до 92 - 98%.

При исследовании влияния содержания ИБМ-Си в полипропиленовом волокне на выход привитого полимера, конверсию мономера и эффективность прививки установлено, что при увеличении содержания ИБМ-Си до 0,02 мас.% выходные параметры процесса прививочной полимеризации стабилизируются на одинаковом уровне.

Таким образом, наиболее важный результат, полученный авторами, заключается в существенном ускорении пострадиационного процесса прививочной полимеризации в системе полипропилен (ИБМ-Си) - МВП (ДМАЭМА) по сравнению с системой полипропилен - МВП (ДМАЭМА).

Одной из причин увеличения выхода привитого полимера и скорости реакции в случае использования полимера-матрицы, содержащего ИБМ-Си, при радиационно-химическом способе прививочной полимеризации на постэффекте может быть усиление процесса радикалообразования на стадии облучения в присутствии ионов меди. Об этом свидетельствует увеличение содержания алкильных радикалов и гидропероксидных групп в ПП волокне при одинаковых дозах облучения.

Кроме этого, это может быть связано и с влиянием меди на распад гидропероксидных групп полимера в результате окислительно-восстановительной реакции:

POOH + Си+ РСГ + НО" + Си2+.

Действительно, при одинаковом содержании гидропероксидных групп в облученном волокне скорость прививочной полимеризации при наличии меди в ПП существенно выше.

Другой, заслуживающей внимания причиной увеличения выхода привитого полимера может быть уменьшение скорости обрыва цепи. При примерно одинаковом содержании активных центров выход привитого полимера ПМВП (ПДМАЭМА) выше при прививочной полимеризации на волокне, содержащем ИБМ-Cu. Это возможно при условии, что привитые цепи имеют разную длину в результате изменения скорости обрыва цепи за счет образования в реакционной среде ионов НО" в присутствии меди вместо низкомолекулярных радикалов НО' при термолизе гидропероксидных групп полимера.

Несмотря на химическую инертность полиолефинов, исследователей не покидает интерес к химическим методам инициирования прививочной полимеризации к полиолефиновым волокнам, что позволило бы упростить процесс модификации. В работах [68-70] исследована возможность проведения прививочной полимеризации акриловой кислоты к полипропиленовому волокну в присутствии перекиси бензоила. Сущность способа основывается на окислении ПП перекисью бензоила, приводящем к образованию гидропероксидных групп, которые и инициируют реакцию прививочной полимеризации. Как показано, благодаря большой продолжительности процесса 4-6 часов и проведению реакции при Т = 86°С происходит окисление ПТТ с образованием гидропероксидных групп в количестве 10'4 - 10"3 моль/кг, что обеспечивает, согласно приведенным данным, до 35% привитого полимера.

В последнее время появились достаточно любопытные публикации, в которых описываются особенности прививочной полимеризации в процессе экструзии в расплаве [71-73].

Такой оригинальный подход использован при прививочной полимеризации итаконовой кислоты к линейному полиэтилену в работе [71]. Он заключается в проведении реакции прививочной полимеризации в расплаве в присутствии в качестве инициатора пероксида дикумила (0,150,3%). При этом, как следует из материала статьи, достигнута высокая эффективность реакции - на уровне 65-87%. Авторы отмечают, что нейтрализация карбоксильных групп итаконовой кислоты под воздействием оксидов и гидрооксидов Тп и М§ способствует повышению эффективности реакции прививки за счет увеличения реакционной способности, а также активации распада пероксидного инициатора под действием нейтрализующих агентов. Подобный эффект наблюдали и авторы работы [72] при прививочной полимеризации к полиэтилену Ыа-соли малеиновой кислоты.

Наиболее вероятно, что кислотно-основное взаимодействие реализуется в момент, когда итаконовая кислота находится в расплаве. В этом случае расплав полиэтилена выполняет роль инертной среды, в которой происходит диспергирование реагентов.

При нейтрализации итаконовой кислоты в процессе прививочной полимеризации эффективность прививки заметно увеличивается. Этот эффект характерен при использовании всех типов применяемых в данной работе нейтрализующих агентов. Отличия в величинах эффективности прививки под действием различных нейтрализующих агентов невелики, но из них более высокие значения характерны для систем, в которых использован ЪлО.

Разделение процессов прививочной полимеризации и нейтрализации снижает наблюдаемый эффект. Так как полный распад пероксидного инициатора происходит преимущественно на стадии получения привитого сополимера ПЭ-ПИТК, авторы полагают, что дополнительная прививка итаконовой кислоты на стадии нейтрализации обусловлена механоактивацией образования макрорадикалов ПЭ и их взаимодействием с непрореагировавшим на первой стадии мономером.

В случае одностадийного процесса распад пероксида происходит в присутствии нейтрализующих агентов, которые могут активировать этот процесс. В результате роста концентрации активных радикалов увеличиваются как эффективность прививки итаконовой кислоты к макромолекулам, так и вероятность образования межмолекулярных сшивок, что подтверждается понижением показателя текучести расплава привитого сополимера ПЭ-ПИТ1СМ+ по сравнению с ПЭ-ПИТК.

Из данных дифференциально-сканирующей калориметрии следует, что прививка итаконовой кислоты к макромолекулам полиэтилена приводит к незначительному смещению его пиков плавления и кристаллизации в высокотемпературную область. При этом также понижается кристалличность ПЭ-ПИТК. Для функционализированного ПЭ, полученного с использованием 0,15% пероксида дикумила, и функционализированного ПЭ с 0,3% инициатора индексы кристалличности равны соответственно 0,82 и 0,78. Причиной наблюдаемых явлений является то, что прививка итаконовой кислоты, а также сопутствующая прививке сшивка макромолекул нарушают регулярность полимерной цепи и создают стерические и кинетические препятствия для упаковки макромолекул.

При нейтрализации карбоксильных групп привитой итаконовой кислоты температурные положения пиков плавления и кристаллизации изменяются несущественно по сравнению с ПЭ-ПИТК. Кристалличность образцов ПЭ

ПИТК~М+ также сохраняется на уровне исходного функционализированного ГТЭ. По данным дериватографии нейтрализация привитых карбоксильных групп способствует повышению стойкости к термоокислению функционализированного ПЭ.

Кроме итаконовой кислоты авторы осуществили свободнорадикальную прививочную полимеризацию метиленбутандиовой кислоты к смеси полимеров полипропилена и полиэтилена, находящихся в расплаве, в процессе реакционной экструзии при температуре 180-185°С с использованием 2,5-диметил-2,5-ди(т/?ет-бутилперокси)гексана [73]. Средняя продолжительность нахождения реакционной системы в реакторе составляла около 4 минут.

Смеси готовили путем соэкструзии в расплаве при температуре 200°С в одношнековом экструдере. После охлаждения гранулят композиций ПП/ПЭ обрабатывали Ь-101, растворенным в ацетоне, и порошкообразной метиленбутандиовой кислотой. Концентрации мономера и Ь-101, вводимых в смеси ПП/ПЭ, во всех экспериментах были постоянными и составляли 1,0 и 0,3% соответственно. Полученную таким образом реакционную смесь пропускали через экструзионный реактор.

Анализ реологического поведения ПП/ПЭ-ПМК материалов свидетельствует о сложном взаимовлиянии полимерных компонентов на ход свободнорадикальных превращений макромолекул в процессе реакционной экструзии. Индекс расплава функционализированной композиции зависит от состава композиции: в случае превалирующего содержания полипропилена он несколько повышается с 11,4 г/10 мин до 16 г/10 мин, а при большем содержании ПЭ отмечается резкое снижение вплоть до 0,1-0,5 г/10мин при 18г/1 Омин для полиэтилена.

Конечными продуктами реакции прививки были функционализированные смеси ПП/ПЭ и полипропилен/полиэтилен-ПМК, содержащие привитую и непривитую метиленбутандиовую кислоту. Эффективность прививки для этих смесей находилась на уровне 60-90%.

Схема возможных химических реакций при свободнорадикальной прививке метиленбутандиовой кислоты к полипропилен/полиэтилен смесям:

3-распад Рекомбинация

Ч/Ч

Рекомбинация пп-ппэ пэ

Прививка МК Рекомбинация с-соон I сн2 соон

За последние годы появилось много работ, посвященных прививочной полимеризации различных мономеров к природным полисахаридам, в частности к хитозану [74-86].

С целью модификации хитозана путем создания композиций на его основе с синтетическими полимерами исследована возможность синтеза привитых сополимеров хитозана с метилакрилатом в водном растворе уксусной кислоты [74]. Инициирование прививочной полимеризации метилакрилата на хитозан осуществляли персульфатом аммония.

Как показали результаты исследований, скорость процесса, эффективность и степень прививки сильно зависят от температуры. При 50°С полимеризация практически полностью завершается в течение 50 мин, тогда как при 30°С предельная конверсия не превышает 60%; соответственно начальная скорость полимеризации при 50°С в 9 раз выше, чем при 30°С. Скорость полимеризации МА в отсутствие хитозана при прочих равных условиях неизмеримо меньше. Наиболее вероятной причиной повышенной скорости превращения МА в присутствии хитозана является активация распада персульфата аммония аминогруппами полисахарида, поскольку известно, что персульфат аммония и амины являются широко используемыми компонентами окислительно-восстановительных инициирующих систем. Кроме того, авторы отмечают, что это может быть связано и с проявлением макромолекулярного (концентрационного) эффекта - концентрирования мономера в зоне реакции роста радикала, локализованного на цепи хитозана. Однако последнее требует экспериментального доказательства, поскольку в условиях проведения прививочной полимеризации хитозан находится в виде раствора.

Обращают на себя внимание высокие значения эффективности прививки, конверсии и выхода привитого МА на хитозан в выбранных условиях. Так, при концентрации метилакрилата 0,64 моль/л, что соответствует предельной растворимости мономера в воде, конверсия мономера достигает 99% при эффективности прививки на уровне 84%. Выход привитого полиметилакрилата составляет 163%.

Реакция прививочной полимеризации имеет порядок по мономеру 2,4 и инициатору 0,85. Отклонение порядка по инициатору от значения 0,5 может указывать на наличие мономолекулярного обрыва в гетерогенной реакционной системе, представляющей собой дисперсию частиц ПМА, состоящих из привитых цепей, и существенно меньшего количества (около 15%) непривитых цепей ПМА, стабилизированных хитозаном. К сожалению, авторы не объясняют очень высокий порядок реакции по мономеру.

Описана [76] прививочная полимеризация на хитозановые пленки анилина. Во избежание деструкции полимерной матрицы процесс проводили при пониженной температуре (5°С). Как показали результаты исследований, прививочная полимеризация анилина, инициируемая пероксодисульфатом аммония, протекает с невысокими кинетическими показателями. Так, максимальная конверсия анилина (-50%) достигается при эквимольном соотношении реагентов, однако выход привитого полимера и эффективность прививки составляют всего лишь около 6% и 10% соответственно. Низкая эффективность прививки свидетельствует об образовании гомополимера полианилина. Увеличение количества анилина в системе при прочих равных условиях приводит к росту количества привитого полимера, но при этом снижается конверсия, а повышение концентрации инициатора, напротив, повышает конверсию, не влияя на выход привитого полианилина и эффективность прививки. Наилучшие показатели прививочной полимеризации (выход привитого полимера 39% при эффективности прививки 48%) были получены за 24 часа при соотношении хитозан : анилин : пероксодисульфат аммония =1:5:1.

Авторы данной работы считают, что местом роста привитой цепи полианилина является атом азота аминогруппы хитозана, что видно из нижеприведенной схемы:

СН2ОН О О

Н2№С1

Н3№С1

Н3Ы+С1Н

Н3№С1н Н

-ы-+С1

В то же время в [77] с участием этих авторов указывается, что макрорадикал на хитозане при прививочной полимеризации виниловых мономеров возникает на втором или шестом атоме углерода.

Получены привитые сополимеры винилпирролидона и хитозана с использованием для инициирования реакции персульфата аммония или динитрила азоизомасляной кислоты [78]. Образование привитого сополимера хитозан-поливинилпирролидон, нижеприведенного на схеме, было доказано методом турбидиметрического титрования.

СН2ОН

Н2с—сн2

Показано, что хитозан оказывает активирующее влияние на полимеризацию винилпирролидона, которое может быть обусловлено матричным эффектом. Увеличение скорости превращения хитозана с ростом отношения хитозан : винилпирролидон наблюдается также и при инициировании полимеризации ДАК. Порядок такой реакции по мономеру равен 1,3.

В условиях проведения реакции

Ш^зОя] = 4-10 моль/л, температура 60°С), когда превалирует содержание винилпирролидона в системе при мольном соотношении компонентов винилпирролидон : хитозан 1,0:0,25 количество привитого полимера составляет 135% при эффективности прививки 98%.

В результате прививочной полимеризации винилацетата на хитозан в уксуснокислом растворе при инициировании пероксодисульфатом аммония были получены самостабилизированные эмульсии [79]. При изучении кинетики процесса установлено, что скорость реакции слабо зависит от концентрации хитозана и инициатора и пропорциональна концентрации ВА. Результаты исследований показали, что прививочная полимеризация к аллилхитозану протекает с высокой скоростью без индукционного периода и заканчивается в течение 15 мин. За это время все кинетические параметры достигают максимальных значений: выход привитого полимера 50%, эффективность прививки 60%, конверсия мономера 85%.

При сравнении с прививочной полимеризацией винилацетата оказывается, что абсолютная величина количества привитого полимера

39 возрастает вдвое, а эффективность - в 1,5 раза уже при степени замещения по аллильным группам уА = 13 (480% против 240% и 60% против 40% соответственно), что указывает на участие аллильных групп в инициировании прививочной полимеризации. Отмечается, что инициирование может происходить через образование пероксидных групп у а-метиленовой группировки аллильного заместителя с последующим их разложением и(или) через отрыв протона у этой же группировки при взаимодействии с ион-радикалом, образовавшимся при распаде персульфата аммония. Повышение концентрации ПСА в системе до 3 ммоль/л приводит к значительному увеличению эффективности прививки.

На основании найденных порядков реакции по каждому из реагентов была получена зависимость скорости прививочной полимеризации винилацетата на аллилхитозан:

Умач ~ [ВА]1 '70[ПСА]0,05 [аллилхитозан]1 Сравнивая зависимость скорости прививочной полимеризации на хитозан: Унач ~ [ВА]1'08[ПСА]0'04[хитозан]"0'02 видно, что основное различие состоит в увеличении порядка реакции по мономеру, что отвечает представлениям об участии аллильных групп аллилхитозана в инициировании реакции.

В работе [80] исследованы закономерности реакции прививочной полимеризации акриламида на хитозан, инициаторуемой персульфатом аммония анион-радикалами БО^. Однако существенным недостатком ПСА является разрушение цепей полисахарида в результате генерирования первичных радикалов на углеродном атоме С2 пиранозного кольца, связанного с аминогруппой, с последующей перегруппировкой, приводящей к деструкции гликозидной связи.

Обращает на себя внимание тот факт, что в отсутствие хитозана полимеризация акриламида характеризуется низкой скоростью 9,5-10'4 моль/л-с, конверсия не превышает 15%, в то время как в присутствии

•у хитозана скорость прививочной полимеризации достигает 3,3-10' моль/л-с и конверсия составляет 87% при прочих одинаковых условиях. Это свидетельствует о том, что в присутствии хитозана происходит ускорение полимеризации акриламида, обусловленное, по мнению авторов, проявлением концентрационных эффектов - повышением концентрации акриламида в зоне реакции, одной из причин которого является образование Н-связей между молекулами акриламида и хитозана.

На скорость прививочной полимеризации акриламида в растворах хитозана большое влияние оказывает рН реакционной среды. С ростом рН конверсия акриламида в полимер повышается, что, по-видимому, связано с увеличением доли непротонированных групп и протеканием сополимеризации акриламида на цепях хитозана с активными центрами у второго и шестого атома углерода полисахарида. Так, при оптимальном соотношении [акриламид] : [хитозан] = 4 : 1 и рН раствора 5,8 выход привитого полимера составляет 90% с эффективностью прививки на уровне 60%.

Наряду с использованными ранее мономерами для модифицирования хитозана представляется интересной прививка волокнообразующего синтетического полимера - полиакрилонитрила [81]. Процесс проводили при температуре 60°С. Было выявлено, что с повышением концентрации хитозана до 3% масс, конверсия акрилонитрила достигает 97,5%.

Поскольку хитозан является полиэлектролитом, на протекание процесса заметное влияние оказывает рН среды. При рН 3,9 предельный выход АН составляет 93%, а увеличение рН до 5,5 приводит к повышению выхода привитого полиакрилонитрила до 97,5%. Начальная скорость процесса возрастает при этом в 1,3 раза.

С увеличением концентрации инициатора от 2,8-10"3 до 2,8-10'2 моль/л начальная скорость реакции возрастает в 1,5 раза. Рассчитанный порядок реакции по инициатору составил 0,65.

Для оптимальных условий проведения процесса (рН 5,5, [АН] = 1,0 моль/л, [ДАК] = 2,8-10' моль/л) количество привитого полимера составляет 182% при эффективности прививки 97%.

Высокий выход привитого полимера полиитаконовой кислоты на уровне 127 - 137% получен в работе [82] при прививочной полимеризации к хитину в следующих условиях проведения реакции: концентрация К^Ов 0,025 моль/л, итаконовой кислоты 0,1 моль/л и температура 50° - 60°С.

Установлен экстремальный характер зависимости выхода привитого полимера от концентрации инициатора с максимумом при [8208]2' = 2,5-10"2 моль/л и от температуры реакции. Снижение количества привитой полиитаконовой кислоты наблюдается в области температур 60° - 80°С.

Авторы работы [82] отмечают аномальное повышение выхода привитой полиитаконовой кислоты к хитину до 377% при радиационной прививочной полимеризации с использованием у-излучения (3 Мрад).

С высокой эффективностью протекает и реакция прививочной полимеризации акриламида на волокно из кистей масличной пальмы [83], в результате чего выход привитого полимера достигает 232% при относительно мягких условиях проведения процесса (температура 50°С, продолжительность 90 мин, инициатор - Н202 с концентрацией 3,98 ммоль в 50 мл растворителя).

При проведении прививочной полимеризации акрилонитрила к крахмалу с использованием КМ11О4 [84] установлено, что в процессе синтеза катионы Мп7+ изменяют валентность Мп7+ —> Мп4+—> Мп3+ —>Мп2+, что явилось основанием предположить участие альдегидных групп полимерной матрицы в реакции прививочной полимеризации. Скорость прививочной полимеризации V акрилонитрила к крахмалу описывается уравнением:

V = к-[КМпО/2-[АН]-[КР]'/2, а эффективная энергия активации процесса составляет 128,4 кДж/моль.

Проведенный анализ литературы о закономерностях гетерофазной прививочной полимеризации показывает, что это сложный многофакторный процесс. Определяющее влияние на эффективность процесса прививочной полимеризации оказывает реакция инициирования и явления, протекающие на границе раздела жидкой и твердой фазы (адсорбционные процессы, диффузия мономера и природа полимера-матрицы и мономера). Установлена высокая активность окислительно-восстановительных систем в реакции инициирования прививочной полимеризации к полимерам.

Актуальность проблем химического модифицирования полимерных материалов с использованием метода прививочной полимеризации выдвигает в число приоритетных научных направлений дальнейшее развитие представлений о закономерностях прививочной полимеризации с использованием окислительно-восстановительных систем, чему, собственно, и посвящена экспериментальная часть данной диссертационной работы.

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

выводы

1 С использованием кинетических и квантово-химических методов изучена реакция радикальной прививочной полимеризации метилметакрилата и ме-такриловой кислоты к поликапроамиду и гидратцеллюлозе с новой для этих систем ОВС "сульфат амминмеди-пероксид водорода" и установлены ее закономерности. Синтезированы привитые сополимеры, содержащие в качестве привитых цепей полиметакриловую кислоту и ее эфиры, различного состава.

2 Рассчитаны энергетические характеристики прививочной полимеризации метилметакрилата к поликапроамиду, гидратцеллюлозе, поливиниловому спирту. Выявлена корреляция выхода привитого полимера и потенциала ионизации молекулы полимера-матрицы. На основании расчетных данных определены возможные места локализации привитых цепей.

3 Выявлено влияние природы полимерной матрицы на протекание прививочной полимеризации (скорость процесса, количество привитого полимера, продолжительность реакции). Показано, что в присутствии ОВС

94

Си -Н2О2 в данных полимеризационных системах наиболее активен поликапроамид.

4 Установлено, что при одинаковом содержании привитого полимера в модифицированном волокне привитые сополимеры поликапроамид-полиметакриловая кислота и поликапроамид-полиметилметакрилат имеют разный композиционный состав, при этом последние сильно обогащены привитым полимером.

5 При исследовании процесса омыления привитых сополимеров с полиметилметакрилатом показано, что степень омыления привитого полиметилметакрилата в твердой фазе полимера не превышает 0,2 - 0,3.

6 Определены оптимальный состав компонентов ОВС и условия проведения прививочной полимеризации, обеспечивающие введение в волокно до 40% привитой полиметакриловой кислоты и тем самым получение сорбционноактивного карбоксилсодержащего поликапроамидного волокна со статической обменной емкостью 3,5 - 4,0 ммоль/г.

7 Изучены сорбционные свойства привитых сополимеров поликапроамид-полиметакриловая кислота волокнистой формы. Определены кинетические (скорость сорбции, время полусорбции, коэффициенты диффузии) и термодинамические (свободная энергия Гиббса) параметры процесса сорбции ионов меди. Получены аналитические выражения изотерм сорбции ионов Си2+ в координатах уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра, позволяющие оценить эффективность сорбционных процессов в широкой области концентраций сорбата.

8 С помощью квантово-химического метода рассчитаны энергетические характеристики различных структурных организаций комплексных соединений ионов меди с карбоксильными группами полиметакриловой кислоты.

Найдены условия, обеспечивающие протекание процесса сорбции ионов меди с высокой скоростью, степенью извлечения и емкостными показателями на уровне 120-130 мг/г волокна. Получены положительные результаты биотестирования очищенной воды.

1.Я. Модифицирование поверхности полимеров методом радиационной прививочной полимеризации // Высокомолек. соед. - 1995. - Т.37. - №6. - С.1107-1120.

2. Роговин З.А., Гальбрайх JI.C. Химические превращения и модификация целлюлозы. М.: Химия, 1979. - 208с.

3. Дружинина Т.В., Назарьина JI.A. Хемосорбционные волокна на основе привитых сополимеров: получение и свойства // Хим. волокна. 1999. -№4.-С.8-16.

4. Вирник А.Д. Биологически активные производные целлюлозы // Успехи химии. 1973. - Т. 42. - С. 547- 567.

5. Перепелкин К.Е. Принципы и методы модифицирования волокон и волокнистых материалов // Хим. волокна. 2005. - № 2. - С. 37 - 51.

6. Слеткина J1.C., Редина JI.B., Колоколкина Н.В. Модифицирование поверхности химических волокон фторсодержащими сополимерами // Хим. волокна. 1995. - № 5. - С. 27-30.

7. Жданов А.А., Завин Б.Г., Блохина О.Г. Привитая анионная сополимеризация октаметилциклотетрасилоксана с олигостиролкарбоциклосилоксанами // Высокомолек. соед. А. 1986. -Т.28. -№10. -С.2185-2190.

8. Федорова JI.A., Ерусалимский Б.Л. Прививка акрилонитрила к поливинилпиридину, активированному соединениями хрома и вольфрама // Высокомолек. соед. Б. 1987. -Т.29. -№11. - С.817-819.

9. Cai Gang-feng, Van De-yue. Cationic graft copolymerization of tetrahydrofiiran with partially a-brominated polystyrence // Macromol. Chem. 1987. - V. 188. -№5. - P. 1005-1015.

10. Пат. 1475558 Франция. High-molecular-weight phénolformaldehyde polyamide graft copolymers // Continental. Сап. Со. С.A. - 1967. - V. 67. -100689h.

11. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1991.-264с.

12. Овчинников A.A., Тимашев С.Ф., Белый A.A. Кинетика диффузионно-контролируемых химических процессов. М.: Химия, 1986. - 288с.

13. Тимофеев Д.П. Кинетика адсорбции. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 252с.

14. Lenka S. Grafting vinyl monomers onto nylon-6 using peroxydisulfate as initiator // J. Appl. Polym. Sei. 1982. - V. 27. - №6. - P. 2295-2299.

15. Осипенко И.Ф., Мартинович В.И. Модифицирование полиэтилентерефталата прививкой акриловой кислоты // Высокомолек. соед. А. 1987. - Т.29. - № 11. - С. 2316-2320.

16. Hebeish A., Shalaby S.E., El-Shahid M.F. Graft polymerization of 2-methyl-5-vinylpyridine on polyethylene terephthalate fibres using H202 as initiator // Angew. Macromol. Chem. 1978. - V.66 - №966. - P. 139-154.

17. A.c. 907111 СССР, кл. D 06 M 13/46, D 01 F 11/04. Способ модификации поликапроамидных волокон / Габриелян Г.А., Шалаби С.Э., Дружинина Т.В., Роговин З.А., Афанасьева И.С. 2930688; Заявл. 30.05.80.; Опубл. 1982, Бюл.№7.

18. A.c. 914667. Способ получения привитых сополимеров / Габриелян Г.А., Шалаби С.Э., Дружинина Т.В., Роговин З.А., Афанасьева И.С. 1982, Бюл. №11.

19. Синтез привитых сополимеров поликапроамида с использованием бинарных смесей мономеров // Шалаби С.Э., Пьянкова А.Б., Габриелян Г.А., Дружинина Т.В., Роговин З.А. // Хим. волокна. 1982. - №3. - С. 1012.

20. Пимоненко Н.Ю., Дружинина Т.В., Габриелян Г.А., Бойцова J1.B. Исследование свойств поликапроамидных волокон, модифицированных одновременной прививкой полиакрилонитрила и полиметакриловой кислоты // Хим. технология. 1983. - №5. - С. 29-31.

21. А.с. 1031971 СССР, Кл. С 08 F 291/00, D 01 F 11/04. Способ получения привитых сополимеров / Шалаби С.Э., Габриелян Г.А., Дружинина Т.В., Роговин З.А., Чернухина А.И. №3225473; Заявл. 30.12.80; Опубл. 1983, Бюл. №28.

22. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1976. - 440 с.

23. Заиков В.Г., Дружинина Т.В., Гальбрайх Л.С. Интенсификация прививочной полимеризации в процессе модифицирования поликапроамидных волокон // Хим. волокна. 1992. - № 3. - С. 11-12.

24. Сидоренко В.М., Родцевич С.П., Павлюченко Г.М. Привитые сополимеры поликапроамида и полиметилметакрилата // Вестник Белорус. Гос. Университета. 1979. - Сер. 2. - №3. - С. 19-21.

25. El-Rafie М.Н., Hebeish A. Graft copolymerization of nylon-6 with1. Л Imethylmethacrulate using dimethylaniline / Cu ion system // J. Appl. Polym. Sci.- 1975.-V. 19.-X27.-P. 1815-1827.

26. Богоева-Гацева Г., Габриелян Г.А., Гальбрайх Л.С. Синтез привитых сополимеров поликапроамида с полиметакриловой кислотой // Высокомолек. соед. А. 1987. - Т.29. - №2. - С. 406-411.

27. Курлянкина В.И. Привитая полимеризация на целлюлозу и ее производные с использованием окислительно-восстановительных систем: Дисс. доктора техн. наук. Ленинград, 1981. - 530с.

28. Дружинина Т.В., Дружинин С.И. Кинетика прививочной полимеризации аминоалкилакрилатов к поликапроамидному волокну, содержащему комплексное соединение меди //Хим. волокна. 1995. -№5. - С.7-10.

29. Дружинина Т.В., Андриченко Ю.Д., Габриелян Г.А., Роговин З.А. Получение модифицированных гидрофильных полиамидных волокон и исследование их свойств // Препринты. Международный симпозиум по химическим волокнам. Калинин, 1981. - №5. - С.223 - 229.

30. Дружинина Т.В., Емельянова А.Н., Мосина Н.Ю. Закономерности радикальной прививочной полимеризации глицидилметакрилата к поливинилспиртовому волокну на границе раздела твердой и жидкой фаз // Хим. волокна. 1995. - №5. - С.51 - 55.

31. Мосина Н.Ю., Дружинина Т.В., Гальбрайх Л.С. Особенности гетерофазной эмульсионной прививочной полимеризации глицидилметакрилата к поликапроамидному волокну // Хим. волокна. -1992.-№5.-С.14- 17.

32. Мосина Н.Ю., Дружинина Т.В. Получение хемосорбционных амино-содержащих целлюлозных волокон// Хим. волокна. 1996. - № 5. - С.46 -49.

33. Воинова Г.Ю. Разработка метода интенсификации получения привитых сополимеров целлюлозы с использованием обратимых окислительно-восстановительных систем: Дисс. канд. техн. наук. М.: МГТУ, 1981. -174с.

34. Кислюк М.С. Разработка методов интенсификации процесса синтеза привитых сополимеров поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата с использованием окислительно-восстановительных систем: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1985. -226 с.

35. Тройные окислительно-восстановительные системы как инициаторы реакции привитой полимеризации поликапроамида с диметиламиноэтилметакрилатом / Кислюк М.С., Габриелян Г. А., Алексеева М.В., Гальбрайх J1.C. // Хим. волокна. 1983. -№ 3. - С. 16-17.

36. Челышева JI.B. Синтез привитых сополимеров поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата и изучение их свойств. Дисс. канд. хим. наук. -М., 1988. - 135с.

37. Ускорение реакции привитой сополимеризации полиэтилентерефталата / Яблочкина Ю.А., Андриченко Ю.Д., Дружинина Т.В. и др. // Хим. волокна. 1980. - №5. - С.21 - 22.

38. Морин Б.П. Разработка научных основ технологии и производственная реализация процессов получения волокон из привитых сополимеров целлюлозы и ее эфиров. Дисс. доктора техн. наук. - М., 1978. - 512с.

39. Жданова Ю.П., Разработка новых методов получения целлюлозных материалов с масло-, водоотталкивающими свойствами: Дисс.канд.техн. наук. М., 1982.-137с.

40. Кудаба И.А., Чижюнайте Е.Ю., Левина Н.Ш. Синтез модифицированных сополимеров коллаген-полиметилметакрилат с применением обратимой ОВС Н202-аскорбиновая кислота-Fe // Химия и хим. технология. 1978. -Т.19. -№1. -С.67-72.

41. Получение волокна мтилон с использованием обратимой окислительно-восстановительной системы / Воинова Г.Ю., Бреусова И.П., Морин Б.П., Станченко Г.И. // Хим. волокна. 1980. - №2. - С. 36 - 37.

42. Смирнова Н.В., Габриелян Г.А. Прививочная полимеризация метакрило-вой кислоты к поликапроамиду с использованием окислительно-восстановительной системы, содержащей ионы Си // Хим. волокна. -1995. -№ 1. С. 27-30.

43. Получение сорбционно-активных полимеров реакцией привитого полиглицидилметакрилата с гидразидами арил (гетарил) карбоновых кислот / Дружинина Т.В., Кобраков К.И., Келарев В.И., Жигалов И.Б., Левов В.А. // Хим. технология. 2005. - №2. - С. 15-20.

44. Закономерности макромолекулярной реакции взаимодействия привитого сополимера поливинилового спирта и полиглицидилметакрилата с гидроксиэтиламином / Дружинина Т.В., Жигалов И.Б., Сибейкина Е.В., Кобраков К.И. // Хим. волокна. 2003. - №2. - С. 17-21.

45. Получение хемосорбционных волокон на основе привитых сополимеров поливинилового спирта и полиглицидилметакрилата / Дружинина Т. В., Емельянова А.Н., Назарьина Л.А., Смоленская Л.М. // Хим. волокна. -1998.-№3.-С. 13-16.

46. Лавникова И.В., Желтобрюхов В.Ф. Получение ионообменного волокна путем полимераналогичных превращений в привитых цепях поликапроамид-полиглицидилметакрилат // Журн. прикл. химии. 2001. -Т. 74.-№12.-С. 2062-2064.

47. Кардаш К.В., Дружинина Т.В., Ефремов Г.И. Математическое описание кинетики макромолекулярной реакции привитого сополимераполикапроамид полиглицидилметакрилат с диаминами // Хим. волокна. -2002.-№4.-С. 65-68.

48. Дружинина Т.В., Ефремов Г.И., Струганова М.А. Математическое описание кинетики гетерофазной макромолекулярной реакции гидразидирования привитого полиглицидилметакрилата // Журн. прикл. химии. 2005. - Т. 78. -№ 6. - С. 1010-1015.

49. Дружинина Т.В., Киселева Н.Ю., Мосина Н.Ю. Температурная зависимость полимераналогичных превращений привитых сополимеров гидратцеллюлоза-полиглицидилметакрилат серосодержащими соединениями // Журн. прикл. химии. 1999. - Т. 72. - № 9. - С. 15371540.

50. Celik Meltem Graft copolymerization of methacrylamide onto acrylic fibres initiated by benzoyl peroxide // J. Appl. Polym. Sci. 2004. - V. 94. - №4. - P. 1519-1525

51. Fang J.M., Folwer P.A., Hill C.A.S. Studies on the grafting of acryloylated potato starch with styrene // J. Appl. Polym. Sci. 2005. - V.96. - №2. -P.452-459.

52. Курятников Э.И., Кисленко B.H., Берлин Ад. А. Кинетика привитой полимеризации метилакрилата к полиакриламиду // Высокомолек. соед. -1998. Т.40. - №7. - С. 1219-1223.

53. Шевченко О.В., Буренкова Е.В., Волошановский И.С. Новые макроинициаторы с Р-дикетонатными фрагментами в привитой полимеризации метилметакрилата // Высокомолек. соед. 2006. - Т.48. -№9.-С. 1573- 1578.

54. Прививка 4-винилпиридина на поливиниловый спирт, инициируемая калийпериодкупратом (III) / Lui Yinghai, Zhang Jianping, Zhang Rongyue, Zhou Weiqi, Li Shengxian // Высокомолек. соед. 2006. - T.48. - № 7. - С. 1190-1194.

55. Писманник К.Д., Орехов В.Д., Цетлин Б.Л. Радиационно-химические методы модифицирования свойств текстильных материалов // Ж.ВХО им. Д.И. Менделеева. 1981. - Т.26. - №4. - С.41 - 47.

56. Лебедева И.А., Дружинина Т.В. Интенсифицированный метод синтеза привитых сополимеров полипропилена и азотсодержащих карбоцепных полимеров // Журн. прикл. химии 1992. - Т.65.-№11. - С.2565 - 2569.

57. Лебедева И.А., Дружинина Т.В. Механизм инициирования прививочной полимеризации ионогенных азотсодержащих мономеров к облученному полипропиленовому волокну // Хим. волокна. 1992. - №4. - С.28 - 30.

58. Новоселова Л.Ю., Бордунов В.В. Изучение свойств продуктов и закономерностей процесса прививки акриловой кислоты к полипропиленовому волокну (часть 1) // Пласт, массы. 2003. -№7. - С. 25-27.

59. Новоселова Л.Ю., Бордунов В.В. Изучение свойств продуктов и закономерностей процесса прививки акриловой кислоты к полипропиленовому волокну (часть 2) // Пласт, массы. 2004. -№9. - С. 15-17.

60. Feng Changgen, Hu Xiufeng, Zeng Qingxuan, Zhou Shaoji. Оптимальные условия прививочной сополимеризации полипропилена с акриловойкислотой // Huagong xuebao = J. Chem. Ind. And Eng. 2005. - V. 56. - №3. -P. 555-559.

61. Кривогуз Ю.М., Песецкий C.C., Плескачевский Ю.М. Функционализация полиэтилена прививкой нейтрализованной итаконовой кислоты и свойства его смесей с полиамидом 6 // Высокомолек. соед. 2004. - Т.46. - №7. - С. 1146- 1157.

62. Механохимическая модификация полиолефинов в твердом состоянии / Зеленецкий А.Н., Сизова М.Д., Волков В.П., Артемьева Н.Ю., Егорова H.A., Никольская В.П. // Высокомолек. соед. 1999. - Т.41. - №5. - С. 798 -804.

63. Кривогуз Ю.М., Песецкий С.С. Свободнорадикальная прививка метиленбутандиовой кислоты к смеси полипропилена и полиэтилена и реологические свойства расплавов // Журн. прикл. химии. 2005. - Т. 78. -№2.-С.310-315.

64. Смирнова JI.A., Семчиков Ю.Д., Тихобаева Я.Г., Пастухова Н.В. Привитая полимеризация метилакрилата на хитозан // Высокомолек. соед. 2001. -Т.43. -№2.-С. 353-356.

65. Shu Hong-Ying, Tang Xing-Hua, Fu Ruo-Hong Привитой сополимер диметилдиаллиламмонийхлорида на хитозане // Yingyong huaxue = Chin. J. Appl. Chem. 2004. - V.21. - №7. - P.734-736.

66. Гетерогенная привитая полимеризация анилина на хитозан и физико-химические свойства продукта / Нудьга Л.А., Петрова В.А., Фролов В.И., Гофман И.В., Маслякова A.B., Журавлева Н.М. // Высокомолек. соед. -2005. Т.47. - №2. - С. 213-219.

67. Привитая полимеризация винилацетата на хитозан в кислой среде / Нудьга JI.A., Петрова В.А., Лебедева М.Ф., Петропавловский Г.А. // Журн. прикл. химии. 1996. - Т.69. - №7. - С. 1194 - 1199.

68. Структура и свойства привитых сополимеров винилпирролидона и хитозана / Мочалова А.Е., Смирнова Л.А., Семчиков Ю.Д., Кирьянов К.В.,

69. Дроздов Ю.Н., Прусакова И.И. // Высокомолек. соед. 2005. - Т.47. - №6. -С. 990-999.

70. Нудьга Л. А., Петрова В.А., Лебедева М.Ф. Аллилхитозан в качестве регулятора структуры привитых сополимеров // Журн. прикл. химии. -2003. -1.16. №12. - С. 2028 - 2032.

71. Привитая полимеризация акриламида на хитозан: структура и свойства сополимеров / Мочалова А.Е., Заборщикова Н.В., Князев А.А., Смирнова Л.А., Извозчикова В.А., Медведева В.В., Семчиков Ю.Д. // Высокомолек. соед. 2006. - Т.48. - №9. - С. 1588 - 1594.

72. Структура и свойства привитых сополимеров акрилонитрила с хитозаном / Андриянова Н.А., Смирнова Л.А., Дроздов Ю.Н., Грачева Т.А. // Журн. прикл. химии. 2005. - Т. 78. - № 6. - С. 984 - 988.

73. Mostafa Т.В., Naguib H.F., Sabaa M.W., Mokhtar S.M. Graft copolymerization of itaconic acid onto chitin and its properties // Polym. Int. 2005. - №54. - P. 221-225.

74. Graft copolymerization of acrylamide onto oil palm empty fruit bunch (OPEFB) fiber / Ibrahim Nor Azova, Abu-Ilaiwi Faraj, Zaki Ab. Rahman Mohamad and other // J. Polym. Res. 2005. - V.l2. - №3. - P. 173-179.

75. Graft mechanism of acrylonitrile onto starch by potassium permanganate / Zhang Liming, Gao Jianping, Tian Ruchuan, Yu Jiugao, Wang Wei // J. Appl. Polym. Sci. 2003. - V.88. - № 1. - P.l46-152.

76. Синтез и свойства графтсополимера крахмала с акриловой кислотой и акриламидом / Wang Zhi-yu, Liu Zuo-xin, Li Gui-fang, Wang Xing-ze // Lanzhou daxue xuebao, Ziran kexue ban = J. Lanzhou Univ. Natur. Sci. 2004. - V.40. - №6. - P. 64-68.

77. Dong Yan-mao, Lu Jian-mei, Bao Zhi-yu Синтез привитых сополимеров крахмала и исследование их свойств // Harbin gongye daxue xuebao = J. Harbin Inst. Technol. 2004. - V. 36. - №9. - P. 1161-1163.

78. Наканаси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. -М.: Мир, 1965. -216с.

79. Накамото К. ИК-спектры и спектры KP неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1991. - 536с.

80. James J. P., Stewart R.F. Optimization of parameters for semiempirical methods // Journal of Computational Chemistry. 1989. - V. 10. - № 2. -P.209 - 220.

81. Ровенькова T.A. Планирование эксперимента в производстве химических волокон. -М.: Химия, 1977. 176с.

82. Мухин Б.А., Андриченко Ю.Д., Габриелян Г.А., Роговин З.А., Дружинина Т.В. Синтез привитых сополимеров полиамидов по реакции радикальной полимеризации // Faserforchung und Textiltechnik. 1976 - Bd.27. - №6. -S. 277-285.

83. Дружинина T.B. Модифицированные полиамидные волокна с улучшенными потребительскими свойствами // Хим. волокна. 1994. - № 5. -С.20-28.

84. Челышева Л.В., Дружинина Т.В., Гальбрайх JT.C. О роли диэтиламиноэтилметакрилата в реакции его прививочной полимеризации на поликапроамидное волокно // Высокомолек. соед. -1988. Т.ЗОА. -№9.-С. 1837-1840.

85. Заиков В.Г., Дружинина Т.В., Гальбрайх JI.C. Интенсификация прививочной полимеризации в процессе модифицирования поликапроамидного волокна // Хим. волокна. 1992. - №3. - С. 11-12.

86. Заиков В.Г. Разработка метода получения поликапроамидных волокон, модифицированных прививкой, по непрерывной схеме. Дисс. . канд. хим. наук - М., 1990. - 161с.

87. Епифанова Н.Ю., Дружинина Т.В. Получение сорбционно-активных волокон на основе привитого сополимера гидратцеллюлоза-полиглицидилметакрилат // Хим. волокна. 1998. - №6. - С. 41-43.

88. Дружинина Т.В., Назарьина Л.А., Кардаш К.В. Сорбционно-активные модифицированные химические волокна // Хим. волокна. 2000. - №6. -С.18-21.

89. Дружинина Т.В., Жигалов И.Б., Струганова М.А., Ефремов Г.И., Кобраков К.И. Новые хемосорбционные полиамидные волокна, содержащие звенья ароматических и гетероциклических соединений // Хим. волокна. 2004. - №5. - С.34-37.

90. Щербинина H.H., Мясоедова Г.В., Дружинина Т.В., Назарьина JI.A. Волокнистые сорбенты для концентрирования платиновых металлов // Журн. аналит. химии. 1995. - Т.50. - №7. - С.795-798.

91. Дружинина Т.В., Смоленская Л.М., Струганова М.А. Сорбция тяжелых металлов из модельных растворов аминосодержащим хемосорбционным полиамидным волокном // Журн. прикл. химии. 2002. - Т.76. - №12. - С. 1976-1980.

92. Дружинина Т.В., Кобраков К.И., Абалдуева Е.В., Жигалов И.Б. Новые хемосорбционные волокна для сорбции ионов металлов и кислых газов // Безопасность жизнедеятельности. 2004. -№11.- С.31-34.

93. Платэ H.A., Литманович А.Д., Ноа О.В. Макромолекулярные реакции. М.: Химия, 1977.-256с.

94. Береза М.П. Модификация вискозных волокон привитой полимеризацией стирола. Дисс. канд. техн. наук. -М., 1974. - 187с.

95. Дружинина Т.В., Челышева Л.В., Гальбрайх Л.С. Оптимизация процесса синтеза привитых сополимеров поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата // Хим. волокна. 1987. - №2. - С. 2022.

96. Елисеева В.И. Полимерные дисперсии. М.: Химия, 1980 - 296с.

97. Квантово-химическое исследование реакций радикальной сополимеризации с участием 1-винил-1,2,4-триазола и фторалкилметакрилатов / Шагун В.А., Торяшинова Д.С., Кузнецова Н.П., Ермакова Т.Г. // Высокомолек. соед. 2002. - Т.44. - №2. - С. 211-219.

98. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна / под ред. Конкина A.A. М.: Химия, 1978.-424с.

99. Приступа А.И., Шарпатый В.А. Механизмы протекания элементарных актов фотохимической деструкции в нанослое поверхности целлюлозы при комнатной температуре // Доклады Академии наук. 2002. - Т. 387. -№5. - С. 643-646.

100. Жидомиров Г.М., Багатурьянц A.A., Абронин И.А. Прикладная квантовая химия. Расчеты реакционной способности и механизмов химических реакций. М.: Химия, 1979. - 296с.

101. Абронин И.А., Жидомиров Г.М. К вопросу о зависимости между плотностью неспаренного электрона и реакционной способностью свободных радикалов // Теоретическая и экспериментальная химия. -1976. Т.12. -№1. - С.91-95.

102. Семенов H.H. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 686с.

103. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. М.: Академия, 2005. -368с.

104. Кубракова И.В. Микроволновое излучение в аналитической химии: возможности и перспективы использования // Успехи химии. 2002. -Т.71. -№4. - С. 327-340.

105. Бердоносов С.С., Бердоносова Д.Г., Знаменская И.В. Микроволновое излучение в химической практике // Хим. технология. 2000. - № 3. - С.2 -7.

106. Raner K.D., Strauss C.R., Vyckos F. A Comparison of Reaction Kinetics Observed under Microware Irradiation and Conventional Heating// J. Org. Chem. 1993. - № 58. - P. 950 - 953.

107. Морозова М.Ю., Калганова С.Г. Модификация физико-механических свойств поликапроамидных нитей путем воздействия электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты // Хим. волокна. 2004. - № 3. - С.23 -25.

108. Зверев М.П. Хемосорбционные волокна материалы для защиты среды обитания от вредных выбросов // Экология и промышленность России. -1997.-№4.-С. 35-38.

109. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности / Основы энвайроменталистики Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000. - 800 с.

110. Комплексообразование иридия (III) и иридия (IV) в процессе сорбции их хлорокомплексов азотсодержащим сорбентом ГЛИПАН-А / Симанова С.А., Князьков О.В., Беляев А.Н., Кузнецова Т.В., Коновалов Л.В. // Журн. прикл. химии. 1998. -№12. - С. 1991-1997.

111. Сорбционное извлечение палладия (II) азотсодержащим волокнистым сорбентом из сернокислых растворов / Симанова С.А., Бурмистрова Н.М., Щукарев A.B., Коновалов Л.В. // Журн. прикл. химии. 1998. - Т.71 - №7. -С. 1986-1990.

112. Волокна с особыми свойствами / Под ред. Л.А. Вольфа. М.: Химия, 1980.-240 с.

113. Салдадзе K.M., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы) М.: Химия, 1980. - 336 с.

114. Абалдуева Е.В., Дружинина Т.В. Извлечение ионов хрома и меди из водных растворов волокнистыми комплекситами // Хим. технология. -2005.-№12.-С. 41-46.

115. Абалдуева Е.В. Сорбционные свойства различных аминосодержащих хемосорбционных волокон: дисс. .к.х.н.-М., 2005.- 148с.

116. Киселева М.А., Скворцова Л.Н. Физико-химические и сорбционные свойства низкоосновных анионитов на акрилатной полимерной основе // Сорбционные и хроматографические процессы. 2004. - Т.4. -Специальный выпуск ИОНИТЫ-2004. - С. 82-85.

117. Гаммет Л. Основы физической органической химии. М.: Мир, 1972. -534с.

118. Павлов H.H. Неорганическая химия. М.: Высш. шк., 1986. - 336с.

119. Термокинетика сорбции Zn(II) карбоксилсодержащим волокном ВИОН КН-1 / Копылова В.Д., Зверев О.М., Астапов A.B., Перегудов Ю.С. // Хим. волокна. 2006. - №2. - С.59-61.

120. Копылова В.Д. Закономерности комплексообразования ионитов с ионами переходных металлов и свойства их комплексов: Автореф.д.х.н. М.: НИИПМ, 1977.-47 с.