Анотація до роботи:

Куцевол Н.В. Щеплені кополімери з хімічно комплементарними ланцюгами на основі полівінілового спирту і поліакриламіду з різною кількістю прищеплених ланцюгів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 – хімія високомолекулярних сполук. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Дисертація присвячена вивченню структури, стану в розчині, а також деяких функціональних можливостей ЩК поліакриламіду до полівінілового спирту (ПВС-ПАА_N) в залежності від кількості щеплень. Синтезовано ряд ЩК ПВС-ПАА_N, що утворюють інтрамолекулярні полікомплекси (ІнтраПК), зі співпоставимою довжиною, але різною кількістю N прищеплених ланцюгів. Встановлено, що в ПВС-ПАА_N визначальним фактором зміни структури і властивостей при варіюванні N є перерозподіл інтрамолекулярних водневих зв’язків. Показано, що в ІнтраПК мікрофазове розділення при N>N_крит. не може використовуватися як критерій термодинамічної несумісності полімерних компонентів. Вивчено стан ЩК у розчині. Показано, що зі збільшенням N термодинамічна якість води як розчинника покращується, але залишається близькою до Q-розчинника Виявлено вклад гідрофобних взаємодій в залежності від N в стабілізацію структури ІнтраПК у водному середовищі. Показано наявність конформаційного переходу ІнтраПКсегрегований стан і глибину конформаційних змін в залежності від N в водних розчинах під дією температури. Показано, що ІнтраПК ПВС-ПАА_N є ефективними флокулянтами. Вперше, завдяки поєднанню підходів класичної колоїдної хімії і хімії високомолекулярних сполук для вивчення процесів, які відбуваються в складних полімер-колоїдних системах, що містять ІнтраПК ПВС-ПАА_N і полідисперсні колоїдні частинки. Розроблено нову концепцію, згідно якої висока флокулююча спроможність ПВС-ПАА_N в реальних колоїдних системах обумовлена їх здатністю значно знижувати z-потенціал великих частинок та зв’язувати малі частинки.

1. Показано, що ЩК ПВС-ПАА_N є ІнтраПК, утворені водневими зв’язками між основним і прищепленими ланцюгами і стабілізовані Н-зв’язками (цис-транс-мультимери амідних груп) між ланками ПАА. При зміні N відбувається перерозподіл інтрамолекулярних Н-зв’язків в ЩК. При зростанні N зменшується кількість Н-зв’язків між ПВС та ПАА і збільшується - між ланцюгами щеплень. При N=31 в значному ступені реалізуються два типи зв’язування: основа - щеплення і щеплення-щеплення. Для всіх зразків ЩК, у порівнянні з ПAA, зменшується кількість та збільшується довжина транс-мультимерів амідних груп.

2. Повна сумісність ПАА і ПВС в ІнтраПК, яка проявляється на ДСК термограмах у наявності однієї Т_с, існує до певного критичного значення N_крит.»25. При N>25 поряд з областями повної сумісності компонентів, з’являються домени, утворені лише ланками ПАА, про що свідчать дві Т_с. Показано, що стеричні перешкоди для взаємодії ПВС з ПАА є основною причиною цього явища. Таким чином, мікрофазове розділення в структурі ІнтраПК_., не може бути критерієм термодинамічної несумісності полімерних компонентів.

3. Розглянуто вплив структури ЩК на стійкість до термоокиснювальної деструкції. Встановлено, що зі зростанням N стійкість ПВС-ПАА_N до деструкції збільшується, а саме: підвищується температура початку деструкції Т_д, розширюються температурні інтервали І та ІІІ стадій деструкції, відбувається суттєве збільшення всього інтервалу процесу. Показано, що в ЩК ще до початку деструкції можливе виникнення міжланцюгових зшивок. Зміна кінетичних параметрів деструкції E, n, Z і k на першій стадії узгоджується з перерозподілом Н-зв’язків в структурі ЩК при зростанні N. Обґрунтовано механізм хімічних перетворень при деструкції ЩК.

4. При дослідженні стану ІнтраПК в розчині доведено, що зі збільшення N покращується термодинамічна якість води як розчинника, зменшується кількість макромолекул в асоціаті, зменшується розмір асоціатів. Однак, термодинамічна якість води для всіх кополімерів залишається близькою до Q-розчинника. Встановлено значну роль гідрофобних взаємодій в стабілізації структури ІнтраПК. Показано, що зі зростанням N, об’єм гідрофобних областей в макромолекулах ПВС-ПАА_N зменшується. Виявлено конформаційний перехід ІнтраПКсегрегований стан в водних розчинах під дією температури. Зі збільшенням N глибина конформаційних змін в макромолекулах ПВС-ПАА_N зменшується.

5. Показано, що ПВС-ПАА_N є ефективними флокулянтами при освітленні сильномутних глинистих суспензій, які за всіма параметрами процесу флокуляції працюють краще, ніж ПВС і ПАА. Доведено, що існує оптимальна кількість щеплень (N=31), коли за всіма показниками флокуляції спостерігається найкращий результат. Зразки ПВС-ПАА_N1 та ПВС-ПАА_N3 працюють на рівні відомих флокулянтів Sanfloc (Японія) і Praestol (Німеччина), а зразок ПВС-ПАА_N2, за всіма показниками процесу флокуляції ефективніший ніж імпортні. На основі ІнтраПК ПВС-ПАА_N створено високоефективні флокулянти Unicomfloc^intra для підготовки питної води на водопровідних станціях. За більшістю випробувань Unicomfloc^intra працюють краще, ніж відомий флокулянт “Magnafloc LT-27” фірми “Allied Colloids”.

6. Застосовано новий підхід до вивчення процесів, що відбуваються в трикомпонентних полімер-колоїдних системах на основі ЩК і полідисперсних частинок кремнезему. Розглянуто два граничних випадки: RSiO₂>>RПВС-ПАА_N і RSiO₂<N. Показано, що ПВС-ПАА_N суттєво зменшують z-потенціал великих частинок SiO₂ за рахунок утворення товстих адсорбційних шарів і зсуву площини ковзання в глибину розчину. Товщина адсорбційного шару значно збільшується зі зменшенням N. Показано, що ЩК утворюють стійкі полімер-колоїдні комплекси з малими дисперсними частинками. Розроблено нову концепцію, згідно якої висока флокулююча спроможність ПВС-ПАА_N пов’язана зі значним зниженням z-потенціалу великих частинок і ефективним зв’язуваннях малих частинок дисперсії.

Публікації автора:

1. Малишева М.Л., Русіна О.Д., Єременко Б.В., Куцевол Н.В., Желтоножська Т.Б. Адсорбція прищеплених кополімерів поліакриламіду до полівінілового спирту та її вплив на електрокінетичний потенціал кремнезему // Укр. хім. журн.- 1996.- Т. 62.- №6.- С. 103-105.

2. 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.

3. Demchenko O.V., Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B., Syromyatnikov V.G. About the compatibility of polymer components in polymer complexes based on poly(acrylamide) and poly(vinyl alcohol) // Macromol. Symp. 2001.- V.166.- P.117-122.

   4. Eremenko B.V., Malysheva M.L., Rusina O.D., Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B. Adsorption of copolymers of Poly(acrylamide) Grafted to Poly(vinyl alcohol) and its Effect on the Electrokinetic Potential of Silica // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.- 1995.- V.98.- P. 19-24.

   5. Желтоножская Т.Б., Мельник Н.П., Момот Л.Н., Куцевол Н.В., Павлов В.И., Еременко Б.В. Структура водородных связей и упругие свойства пленок гидродинамически активных привитых сополимеров // Бионика.-1993.- Вып.26.- С. 123-128.

      6. Желтоножська Т.Б., Куцевол Н.В., Мельник Н.П., Момот Л.М, Єременко Б.В., Сиромятніков В.Г. Спосіб осадження суспензії // Патент України UA № 23743 А.1998.

      7. Желтоножська Т.Б., Куцевол Н.В., Романкевич О.О., Момот Л.М., Сиромятніков В.Г., Демченко В.Я., Оленченко В.М. Спосіб підготовки питної води на водопровідних станціях // Патент України UA № 229933 А.1998.

      8. Eremenko B.V., Zheltonozhskaya T.B., Melnik N.P., Momot L.N., Kutsevol N.V. Floculating Ability of the Graft Copolymer // Proceedings of the MinChem' 92 The Fourth Symposium on Mining Chemistry. Kiev. Ukraine. 6-9 October. –1992.- P.303-312.

      9. Malysheva M.L., Zheltonozhkaya T.B., Rusina O.D., Kutsevol N.V., Eremenko B.V. Adsorption of the Graft Copolymers and it Effect on the Electrosurface Properties of Silica // Proceedings of the MinChem' 92 The Fourth Symposium on Mining Chеmistry. Kiev. Ukrainе. 6-9 October .-1992.- P.387-390.

         10. Zheltonozhskaya T.B., Romankevich O.O., Kutsevol N.V., Syromyatnikov V.G. Structure transformations in two-component flocculants solutions in the polymer-colloid reaction with silica zol // Proccedings of the 2^nd International Conference on Carpathian Euroregion. June 1-4. Miskolc, Hungary. -1997. - P.149-155.

             11. Желтоножская Т.Б., Момот Л.Н., Куцевол Н.В., Сыромятников В.Г., Демченко В.Я., Оленченко В.Н. Высокоэффективные двухкомпонентные флокулянты для очистки питьевой воды // Сб. научн. трудов междунар. научно-практ. конференции “Экологические проблемы бассейна р. Днепр в Украине, России и Белоруссии”. Кременчуг. 17-18 окт.- 1996.- С. 82.

             12. Zheltonozhskaya T.B., Romankevich O.O., Kutsevol N.V., SyromyatnikovV.G. Structure transformation in two-component flocculants solution in the polymer-colloid reaction with silica zol // Book of Abstract of the 2^thInternational Confence on Carpathian Euroregion. CERECO’ 97. June 1-4. Miskolc, Hungary. - 1997.- P. 57.

                 13. 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.

                     14. Момот Л.Н., Желтoножская Т.Б., Куцевол Н.В., Демченко О.В., Сиромятников В.Г. Высокоэффективные двухкомпонентные флокулянты-поликомплексы для подготовки питьевой воды // Тез. докл. Всеросс. научно-практич. конф. “ФЛОК-2000”, Дзержинск (Россия). – 2000. - С.14.

                         15. Zheltonozhskaya T.B., Demchenko O.V., Kutsevol N.V., Momot L.N., Syromyatnikov V.G., Strelchuk N.V. The structure and functional possibilities of intramolecular polycomplexes formed into the poly(acrylamide) to poly(vinyl alcohol) grafted copolymers macromolecules // Abstr. Polish-Ukrainian Conf. "Polymers of special applications", Radom Technical University, Radom (Poland). – 2000.- P. 39-40.

                         16. Zheltonozhskaya T.B., Kutsevol N.V., Melnik N.P., Syromyatnikov V.G. Conformational changes in the macromolecules of poly(acrylamide) to poly(vinyl alcohol) grafted copolymers in water solution // Abstr. Polish-Ukrainian Conf. "Polymers of special applications", Radom Technical University, Radom (Poland). – 2000. - P.130-131.

                             17. Demchenko O.V., Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B. Syromyatnikov V.G. About the compatibility of polymer components in polymer complexes based on poly(acrylamide) and poly(vinyl alcohol) // Abstr. 3^rd international conf."Polymer-solvent complexes and intercalates" Besancon (France). – 2000. - P.40.

                                 18. Желтоножська Т.Б., Демченко О.В., Куцевол Н.В., Момот Л.М., Сиромятніков В.Г. Інтрамолекулярні полікомплекси на основі полівінілового спирту і поліакриламіду: структура, поведінка у розчинах, функціональні можливості // Тези доповідей Дев'ятої Укр. конф. з високомол. сполук. Київ. – 2000. - С. 118.

                                 19. Zheltonozhskaya T.B., Demchenko O.V., Shilov V.V., Gomza Yu.P., Kutsevol N.V., Syromyatnikov V.G. Structural peculiarities of grafted copolymers based on poly(acrylamide) and poly(vinyl alcohol) in dependence on grafted chains number // Book of abstr. "World polymer congress IUPAC macro 2000, 38^th macromolecular IUPAC symposium", Warsaw (Poland). – 2000. - V.1. - P.139.

                                 20. Zheltonozhskaya T.B., Demchenko O.V., Kutsevol N.V., Syromyatnikov V.G. Polymer-colloid complexes of copolymers of poly(acrylamide) grafted to poly(vinyl alcohol) with silica particles // Book of abstr. "World polymer congress IUPAC macro 2000, 38^th macromolecular IUPAC symposium", Warsaw (Poland). – 2000. - V.3.- P.1129.

                                     21. Kutsevol N.V., Zheltonozhskaya T.B., Momot L.N., Demchenko O.V. Permyakova N.M. Syromyatnikov V.G. Polycomplexes-flocculants “Unicomfloc” for high-effective complex clearing of natural water // Abstr. “Frontiers of polymer colloids”. The 7^th meeting of the UK polymer colloids forum, 2001 University of Surrey (England) 4-6 April. - 4OS.

                                     22. 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 Polymers complexes and Polydispersed colloid Particles // Abstr. “Frontiers of polymer colloids”. The 7^th meeting of the UK polymer colloids forum, 2001 University of Surrey (England). - 7F.

                                     23. Zheltonozhskaya T.B., Demchenko O.V., Kutsevol N.V., Momot L.N., Syromyatnikov V.G. Graft copolymers with chemically complementary main and grafted chains as the special type of compounds // Abstr. “Europolymer Congress”, Eindhoven (Netherlands). –2001. – CD. - Poster-118.

                                         24. Kutsevol N.V., Permyakova N.M., Zheltonozhskaya T.B., Momot L.N., Demchenko O.V., Kunitskaya L.R., Philipchenko S.O., 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 10-11 травня.- 2001. - С. 48.

                                             25. Куцевол Н.В., Желтоножская Т.Б., Демченко О.В., Сыромятников В.Г. Привитые сополимеры с химически комплементарными основной и привитыми цепями как особый тип полимерных соединений // Тезисы докл. Укр.-Росс. симпозиума по высокомолекулярным соединениям. Донецк 28-30 октября. - 2001. - С.20.

                                                 26. 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 28-30 октября. - 2001. - С.119.