Анотація до роботи:

Пермякова Н.М. Інтермолекулярні полікомплекси, утворені водневими зв’язками, як нові функціональні матеріали. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 – хімія високомолекулярних сполук. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вивченню комплексоутворення в модельних парах полімерів ПВС+ПАА та КСМК+ПЕО, встановленню структури і властивостей утворених ІнтерПК, в тому числі їх флокулюючої здатності при освітленні полідисперсних колоїдних систем. Взаємодія ПВС і ПАА у розчині приводить до утворення ІнтерПК постійного складу, який визначається молекулярними параметрами полімерів і не залежить від співвідношення компонентів. Визначені основні характеристики ІнтерПК (КСМК+ПЕО). Показано, що головним фактором стабілізації обох ІнтерПК є система водневих зв’язків. Додатковим фактором стабілізації компактних частинок ІнтерПК (ПВС+ПАА) виступають гідрофобні взаємодії. Для ІнтерПК (КСМК+ПЕО) цей фактор відіграє певну роль лише при достатньо високій ММ ПЕО. Встановлений ефект взаємодії ПАА з асоціатами ПВС і неоднорідна структура ІнтерПК (ПВС+ПАА) в блочному стані. Виявлена підвищена флокулююча здатність сумішей хімічно комплементарних полімерів у порівнянні з індивідуальними полімерами при освітленні полідисперсних суспензій. Розроблені високоефективні флокулянти Unicomfloc^inter для підготовки питної води на водопровідних станціях. На прикладі трикомпонентної системи SiO₂+КСМК+ПЕО з моно- і полідисперсним кремнеземом досліджені процеси конкурентних взаємодій, які протікають в реальних

полідисперсних полімер-колоїдних системах.

1. Встановлено, що взаємодія в модельних парах ПВС+ПАА та КСМК+ПЕО призводить до утворення ІнтерПК за рахунок переважно системи водневих зв’язків. В реакції між ПВС і ПАА в умовах М_ПАА>>М_ПВС формуються полікомплекси постійного складу незалежно від співвідношення полімерних компонентів. Доведено, що комплексоутворення між ПВС та ПАА супроводжується дезагрегацією макромолекул компонентів. Частково зруйновані асоціати ПВС взаємодіють між собою на довгих макромолекулах ПАА як на матрицях, що забезпечує два рівня кооперативності системи Н-зв’язків в ІнтерПК. Встановлено детальну структура інтермолекулярних Н-зв’язків в обох полімерних системах. Виявлено ефект зростання жорсткості ланцюгів ПАА в результаті комплексоутворення з ПВС.

2. Розглянуто вплив молекулярних параметрів полімерів на склад і деякі властивості ІнтерПК. Показано, що характеристичний склад ІнтерПК (ПВС+ПАА) у водному середовищі визначається параметрами матриць – макромолекул ПАА і не залежить від ММ ПВС (в області М_v=410⁴ – 1,210⁵). Виявлено вплив довжини ланцюга ПВС на щільність упаковки полімерних сегментів в частинках ІнтерПК. Найбільш компактні частинки полікомплексу утворює низькомолекулярний ПВС (М_v=410⁴). При збільшенні ММ ПВС в області 810⁴ М_v 1,210⁵ формуються все більш пухкі частинки ІнтерПК. Для ІнтерПК (КСМК+ПЕО) встановлено зростання відносного вмісту нейоногенного полімеру, кількості Н-зв’язків та вільної енергії комплексоутворення при підвищенні ММ ПЕО.

3. Встановлено неоднорідність блочної структури ІнтерПК (ПВС+ПАА) на відміну від багатьох відомих полікомплексів. Вона проявляється в існуванні мікрокристалічних областей ПВС, розподілених в аморфній фазі сумісності полімерних компонентів, і обумовлена взаємодією ПАА в розчині з асоціатами ПВС.

4. Показано, що додатковий фактор стабілізації частинок полікомплексів у вигляді гідрофобних взаємодій в повній мірі проявляється у випадку ІнтерПК (ПВС+ПАА) з компактною структурою. Для ІнтерПК (КСМК+ПЕО) цей фактор відіграє певну роль лише при достатньо високій ММ ПЕО (~1,510⁵).

5. Доведено, що суміші хімічно комплементарних полімерів виявляють принципово більш високу флокулюючу здатність, ніж індивідуальні полімерні компоненти в процесах освітлення модельної полідисперсної суспензії каоліну та коагуляційно-флокуляційного очищення природної води. Встановлено більш висока ефективність освітлення модельної суспензії сумішами ПВС+ПАА, ніж широко відомими флокулянтами Sanfloc (Японія) та Praestol (Німеччина). На основі сумішей ПВС+ПАА розроблені високоефективні флокулянти Unicomfloc^inter, які продемонстрували високий рівень підготовки питної води на Деснянській та Дніпровській водопровідних станціях ЗАТ ”Київводоканал” у порівнянні з відомим у світі флокулянтом Magnafloc LT-27 (Англія).

6. Розглянуто процеси конкурентних взаємодій в трикомпонентних полімер-колоїдних системах за участю ІнтерПК (КСМК+ПЕО) та полі- чи монодисперсного кремнезему. Показано, що кінцевий стан системи у випадку полідисперсного кремнезему залежить від багатьох факторів: порядку введення, часу контакту компонентів, молекулярної маси ПЕО (будови ІнтерПК), відносної енергії парних взаємодій в дослідженому розчиннику, нарешті, від концентрації ІнтерПК. Таким чином ця система не є термодинамічно рівноважною. Показано, що наявність рівноваги комплексоутворення на макромолекулярному рівні та полідисперсність частинок кремнезему є основними причинами протікання складних нерівноважних процесів в системі. В аналогічній системі з монодисперсними частинками золю SiO₂ виявлено незалежність кінцевого стану від порядку введення компонентів, тобто термодинамічна рівноважність цієї системи. Показано, що ІнтерПК (КСМК+ПЕО) утворюють в розчині стійкі потрійні полімер-колоїдні комплекси з частинками золю SiO₂. Швидка агрегація цих ПКК сприяє фазовому розділенню полімер-колоїдної системи і обумовлює підвищену дестабілізуючу дію ІнтерПК по відношенню до найдрібніших частинок дисперсної фази.

Публікації автора:

1. Пермякова Н.М., Желтоножская Т.Б., Демченко О.В., Момот Л.Н., Филипченко С.А., Сыромятников В.Г. Роль водородных связей в формировании интермолекулярного поликомплекса поливинилового спирта с полиакриламидом // Укр. хим. журн.– 2002.–Т.68. №9. –С.57-62.

2. Permyakova N., Zheltonozhskaya T., Demchenko O., Momot L., Filipchenko S., Zagdanskaya N., Syromyatnikov V. Interactions, Stabilizing the Structure of Intermolecular Polycomplex вetween Poly(vinyl alcohol) and Poly(acrylamide) // Polish J. Chem. – 2002. - V.76. - P.1347-1361.

3. Пермякова Н.М., Желтоножская Т.Б., Демченко О.В., Момот Л.Н., Филипченко С.А., Загданская Н.Е., Сыромятников В.Г. Особенности реакции образования и структуры интермолекулярного поликомплекса на основе поливинилового спирта и полиакриламида // Укр. хим. журн. – 2002. – Т.68. №10. – С.123-128.

4. Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B., Momot L.N., Permyakova N.M., Demchenko O.V., Syromyatnikov V.G. High-effective, two-component flocculants-polycomplexes systems for complex clearing of natural water // Chemia i inzynieria ekologiczna. – 2001.- 8 (7).-P 679-687.

5. Желтоножська Т.Б., Пермякова Н.М., Куцевол Н.В., Момот Л.М., Єременко Б.В. Гідродинамічно активний стан кополімеру стиролу і малеїнової кислоти // Доповіді АН України. Сер. Б. – 1992. №12. – С.89-94.

6. Zheltonozhskaya T., Momot L., Permyakova N., Demchenko O., Philipchenko S., Syromyatnikov V. The Reactions of Formation, Factors of Stabilization and Flocculating Ability of Intermolecular Polycomplexes of Poly(vinyl alcohol) with Poly(acrylamide) // Polymers of Special Applications. Radom (Poland). – 2002. - P. 250-257.

7. Demchenko O., Zheltonozhskaya T., Permyakova N., Syromyatnikov V. Structural Peculiarities and Thermostability of Poly(acrylamide) with Poly(vinyl alcohol) Mixtures in Comparison with Individual Polymers // Polymers of Special Applications. Radom (Poland). – 2002. - P. 127-135.

8. Ejova T.G., Momot L.N., Permyakova N.M., Romankevich O.O. Effect of Low-Molecular Fat Acid on Poly(acrylamide)–Poly(vinyl alcohol) Interpolymeric Complex State and its Flocculating Ability // Proceedings of “The 2-nd International Conference on Carpathian Euroregion Cereco’97”. Miskolc-Lillafured (Hungary). - 1997. – P. 135-140.

9. Желтоножская Т.В., Куцевол Н.В., Момот Л.Н., Пермякова Н.М., Сыромятников В.Г., Дорошенко Л.А., Голюк П.В., Авраменко Л.П. Очистка природных вод двухкомпонентными флокулянтами на основе поликомплексов: анализ модельных систем и испытаний на водопроводных станциях // Материалы комплекса научн. мероприятий стран СНГ. Часть1. Коллоидная химия и физико-химическая механика природных дисперсных систем. Одесса .-1997.- С.51-52.

10. Желтоножська Т.Б., Пермякова Н.М., Момот Л.М., Демченко О.В., Сиромятніков В.Г. Реакції утворення, структурні особливості і фактори стабілізації інтермолекулярних полікомплексів полівінілового спирту з поліакриламідом // Тези доповідей Дев'ятої Укр. конф. з високомол. сполук. Київ. – 2000. - С. 102.

11. Demchenko O., Zheltonozhskaya T., Permyakova N., Syromyatnikov V. Structural Peculiarities and Thermostability of Poly(acrylamide) with Poly(vinyl alcohol) Mixtures in Comparison with Individual Polymers // Abstr. Polymers of Special Applications. Radom (Poland). – 2000. - P. 70-71.

12. Zheltonozhskaya T., Momot L., Permyakova N., Demchenko O., Philipchenko S., Syromyatnikov V. The Reactions of Formation, Factors of Stabilization and Flocculating Ability of Intermolecular Polycomplexes of Poly(vinyl alcohol) with Poly(acrylamide) // Abstr. Polymers of Special Applications. Radom (Poland). – 2000. - P. 132-133.

13. Momot L.N., Zheltonozhskaya T.B., Permyakova N.M., Demchenko O.V., Romankevich O.O., Syromyatnikov V.G. Novel Polymer Particles: Intermolecular Polycomplexes Based on the Short Associated Poly(vinyl alcohol) Chains and Poly(acrylamide) Macromolecules // The 7^th Meeting of the UK Polymer Colloids Forum. Abstracts. – Surrey (England). – 2001. - 4P.

14. Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B., Momot L.N., Demchenko O.V., Permyakova N.M., Syromyatnikov V.G. High-Effective Two-Component Flocculants-Polycomplexes for Complex Clearing of Natural Water // The 7^th Meeting of the UK Polymer Colloids Forum. Abstracts. – Surrey (England). – 2001. - 4OS.

15. Zheltonozhskaya T.B., Eremenko B.V., Kutsevol N.V., Permyakova N.M., Akopova O.V., Romankevich O.O., Syromyatnikov V.G. Principles for Researches of Stability of Three-Component Polymer-Colloid Systems Including Polymer Complexes and Polydispersed Colloid Particles // The 7^th Meeting of UK Polymer Colloids Forum. Abstracts. - Surrey (England). – 2001. - 7F.

16. Zheltonozhskaya T.B., Permyakova N.M., Eremenko B.V., Syromyatnikov V.G. The Condition of Three-Component Polymer-Colloid System Based on Interpolymer Complex and Mono- or Polydispersed Silica Particles in water solution // Abstr. “Europolymer Congress”, Eindhoven (Netherlands). –2001. – CD. - Poster-134.

17. Kutsevol N.V., Permyakova N.M., Zheltonozhskaya T.B., Momot L.N., Demchenko O.V., Kunitskaya L.R., Philipchenko S.А., Syromyatnikov V.G. New Flocculants-Polycomplexes Based on Poly(vinyl alcohol) and Poly(acrylamide) for Complex Clearing of Natural Water // Тези доповідей Першої спільної наук. конф. з хімії Київськ. Нац. унів. імені Тараса Шевченка та університету Поля Сабатьє (Тулуза). – Київ. - 2001. - С. 48.

18. Permyakova N.M., Momot L.N., Zheltonozhskaya T.B., Demchenko O.V., Kunitskaya L.R., Philipchenko S.A., Syromyatnikov V.G. The Role of the poly(vinyl alcohol) molecular structure in formation of intermolecular polycomplexes based on poly(vinyl alcohol) and poly(acrylamide) // Тези доповідей Першої спільної наук. конф. з хімії Київськ. Нац. унів. імені Тараса Шевченка та університету Поля Сабатьє (Тулуза). Київ. - 2001. - С. 47.

19. Permyakova N., Zheltonozhskaya T., Momot L., Demchenko O., Philipchenko S., Syromyatnikov V. Nature of Bonds, Stabilizing the Structure of Intrermolecular Polycomplex Between Poly(vinyl alcohol) and Poly(acrylamide) // The First Russian-Ukrainian-Polish Conference on Molecular Interactions. School of Physical Organic Chemistry. - Gdansk ( Poland). 2001. - P.192-193.

20. Момот Л.Н., Куцевол Н.В., Пермякова Н.М., Куницкая Л.Р., Романкевич О.О. Флокулянты Unicomfloc в решении экологических проблем подготовки питьевой воды // Тезисы докл. Укр.-Росс. Симпозиума по высокомолекулярным соединениям. Донецк - 2001. - С.119.

21. Желтоножская Т.В., Пермякова Н.М., Акопова О.В., Еременко Б.В. Принципы изучения устойчивости трехкомпонентных полимер-коллоидных систем, включающих поликомплексы и полидисперсные частицы // Тезисы докл. Укр.-Росс. Симпозиума по высокомолекулярным соединениям. Донецк. - 2001. - С.72.

22. Пермякова Н.М., Момот Л.Н., Филипченко С.А., Романкевич О.О. Интермолекулярные поликомплексы на основе полиакриламида и поливинилового спирта // Тезисы докл. Укр.-Росс. Симпозиума по высокомолекулярным соединениям. Донецк. - 2001. - С.56.

23. Permyakova N.M., Zheltonozhskaya T.B., Eremenko B.V., Zagdanskaya N.E., Malysheva M.L., Syromyatnikov V.G. Peculiarities of the State of Three-Component Polymer-Colloid Systems Including Intermolecular Polycomplex and Mono- or Polydispersed Silica Particles // The Second International Conference “Interfaces Againts Pollution”. Abstracts. – Miskolc-Lillafured (Hungary). – 2002. – P.76.

24. Permyakova N., Zheltonozhskaya T., Strelchuk N., Zagdanskaya N., Momot L., Syromyatnikov V. Polymer-Colloid Complexes in Three-Component System: Poly(styrene-co-maleic acid) – Poly(ethylene oxide) – Silica Sol in Aqueous Medium // 2002 Prague Meetings on Macromolecules and 4^th International Conference on Polymer-Solvent Complexes and Intercalates. Abstracts. – Prague (Czech Republic). – 2002. – P12.

Анотації