Акриламид және метилакрилат негізіндегі жаңа термосезімтал сополимерлерін синтездеу және зерттеу

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3 1 ӘДЕБИ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 1.1 Гидрогельді полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 pH . сезімтал полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Термосезімтал полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4. термосезімталды полимер гидрогельдерінің практикалық қолданылу аясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.5 Полимерлі гидрогельдердің немесе гидрофильді полимерлі торлардыңнегізгіқасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.6 Торлы полимерлердің полиакрил қышқылымен әрекеттесуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Бастапқы заттар мен еріткіштердің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2 Торланған құрылымды сополимерлер синтезі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Физика.химиялық зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1 акриламид пен метилакрилат сополимерлерінің синтезі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2 акриламид және метилакрилат сополимерлер негізіндегі рН.қа тәуелді комплекстүзуші термосезімтал полимерлерді зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3 Суда ісінетін акриламид және метилакрилат сополимерлерінің иондық күшін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.4 акриламид және метилакрилат сополимерлерінің гидрогельдерінің полиакрил қышқылымен әрекеттесу үрдісі ... ... ... ... ... ...
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары зерттеушілердің назарына «термосезімталды» немесе интелектуалды полимерлі материалдар түсіп отыр. Олар ортаның аздаған өзгерісін (pH, температура, әлектр өрісі және т.б.) алдын ала программаланған түрде қабылдайды. Бұл орайда практикалық қызығушылықты сызықты және торлы структуралы термо және pH-қа сезімтал полимерлер тудырып отыр. Олар бұл екі фактор әсерінен фазааралық өтуге қабілетті. Бұлардың бағалы физика-химиялық қасиеттеріне байланысты стимулсезімталды полимер негізінде бірегей көп функционалды материалдар жасауға болады. Олар медицинаның, биотехнологияның, әлектрониканың әр түрлі аймақтарында қолданылуы мүмкін. Стимулсезімталды полимерлер ассортименті және факторлардың әсеріне тәуелді. Мысалы, pH, және температура әсеріне қабілетті түрлері өте кең. Алайда әр түрлі стимулдаушы типтермен реакцияланатын полимерлі жүйелердің ауқымы тор болып келеді. Бұл қасиеттердің топтасуы полимерлі гидрогельдердің қолданыс аймағын кеңейтеді. Осымен байланысты қазіргі таңда ортаның бірнеше параметрлерінің өзгеруін қабылдай алатын компонентті полимерлі жүйелердің стимулсезімталды әрекетін зерттеп және сондай полимерлерді жасау мақсаты тұр. Бұндай полифункционалды стимулсезімталды полимерлерді алу үшін табиғаты әр түрлі полимерді сополимеризациялау керек.
Жұмыстың мақсаты: акриламид және метилакрилат негізінде сызықты және торлы құрылымды сополимерлерді синтездеу және олардың физика-химиялық қасиеттерін талдау болып табылады. Термосезімталды және pH-қа тәуелді полимерлі гидрогельді және зерттеу полимерлі қышқылмен комплекс түзу ерекшеліктерін анықтау.
Практикалық құндылығы. Алынған нәтижелер АА-МА мен тігуші агент N’N’-метилен-бис-акриламид сополимерлер негізінде pH-қа тәуелді термосезімталды гидрогельдер синтезі жасалды. Сополимерлердің активтілігінің әр түрлілігіне және АА-МА сополимері гидрогельдердің структурасының бір текті болмауына байланысты температура өскен кезде гидрофобты және ионды әрекеттесулер нәтижесінде АА-МА сополимер гельдерінің ацилдеуші ісіну дәрежесі анықталды. АА-МА сополимерінің термосезімтал әрекетінің орта ерітіндісінің pH-на тәуелді. Соның ішінде екі сополимер торының сілтілік ортада монотонды ісінуі байқалады. Ал pH төмендеген кезде контракция, яғни температураның өсуімен бірге гдрофобтыц әрекеттерінің доминирленуінің нәтижесінде болады. Гидрогель үлгілері сызықты полиакрил қышқылымен комплекс түзу реакциясы нәтижесінде сығылады, ал интерполиәлектролитті комплекс түзілгенін білдіреді.
Алынған нәтижелердің айқындылығы. Сополимер синтезі үшін қолданылған мономерлер константасы тазартудан кейін әдеби мәліметтерімен сәйкес болды. Гидрогель үлгілерінің формасы мен көлемінің өзгеруі катетометр көмегімен анықталды. Әрбір тәжірибе кем дегенде үш рет алынған нәтижелерді статикалық өңдеумен жасалынды.
Практикалық қолданылуы. Жұмыста алынған термо және pH-қа сезімтал гидрогельдер негізінде теропевтикалық жүйелер жасау үшін және олардың негізінде дәрі-дәрмек алуға қолдануға болады.

1. Кирш, Ю.П. Поли-N-винилпирролидон и другие поли-N-виниламиды. – М.:Наука, - 1998. – С.411.
2. Сидельковская, Ф.П. Химия N-винилпирролидона и его полимеров. – М.:Наука, - 1970. – С.343.
3. Большаков, А.И., Кирюхин, Д.П. Никотемпературная радиационная сополимеризация N-винилпирролидона с дивинилсульфоном // Высокомолек. соед. – 2006. – Т.48Б, №3. - С. 540-544.
4. Кирюхин, Д.П. Кичигина, Г.А., Зубакова, Л.Б., Москвина, И.Ю. Радиационно-инициированная сополимеризация N-винилпирролидона с триэтиленгликольдиметакрилатом // ЖПХ. – 2005. – Т.78, № 5. – С.814-817.
5. Большаков, А.И., Кирюхин, Д.П. Сополимеризация N-винилпирролидона с акриловыми мономерами в стеклующихся растворах // Высокомолек. соед.- 2006. Т.48А, №9.- С. 1566-1572.
6. Гришин, Д.Ф., Колякина, Е.В., Полянскова, В.В. Синтез поли-N-винилпирролидона и сополимеров N-винилпирролидона с метилметакрилатом в присутствии С-фенил- N-трет-бутилнитрона //Высокомолек. соед.- 2006. Т.48А, №5. - С. 764-770.
7. Маслюк, А.Ф., Керча, С.Ф., Шахнин, Д.Б., Березницкий, Г.К., Шиханова, Н.А., Сопина, И.М., Кудинов, С.А. Фотоинициированная сополимеризация в растворе N-винилпирролидона с мономерами винилового ряда //Высокомолек. соед.- 2004. Т46Б, №4.- С. 725-728.
8. Мочалова, А.Е., Смирнова, Л.А., Семчиков, Ю.Д., Кирьянов, К.В., Дроздов, Ю.Н., Прусакова, И.И. Структура и свойства привитых сополимеров и смесей гомополимеров винилпирролидона и хитозана //Высокомолек. соед.-2005. Т47А, №6. - С. 990-999.
9. Куренков, В.Ф., Желонкина, Т.А., Коваленко, В.И. Концентрационный эффект при сополимеризации Na-соли 2-акрилаамидо-2-метилпропансульфокислоты с N-винилпирролидон //Журнал прикладной химии.- 2005. Т78. вып.2- С.301-305.
10. Горбунова, М.Н., Сурков, В.Д., Федосеев, М.С. Синтез сополимеров N-винилпирролидона с триалкоксивинилсиланами // Высокомолек. соед.-2003. Т45Б, №10. – С.1765-1768.
11. Galaev, I.Y. and Mattiasson, B. Smart polymers and what they could do in biotechnology and medicine. // Trends Biotehnol. –1999. –Vol.17. – Р.335-340.
12. Jeong, B., Gutowska, A. Lessons from nature: stimuli-responsive polymers and their biomedical applications. // Trends Biotehnol. –2002. –Vol.7. – P.305-311.
13. Yoo, M.K., Sung, Y.K., Lee, Y.M., Cho, C.S. Effect of polymer complex on the cloud-point of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) in the poly(NIPAAm-co-acrylic acid): polyelectrolyte complex between poly(acrylic acid) and poly(L-lisine) // Polymer. – 1998. – Vol.39. – P.3703-3708.
14. Cai, W.S., Gan, I.H., Tam, K.C. Phase transition of aqueous solutions of poly(N,N-diethylacrylamide-co-acrylic acid) by differential scanning calorimetric and spectrophotometric methods // Colloid Polym. Sci. – 2001. – Vol.279. – P.793-799.
15. Maeda, Y., Yamamoto, H., Ikeda, I. Effects of ionization on the phase behavior of poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) and poly(N,N-diethylacrylamide-co-acrylic acid) in water // Colloid Polym. Sci. – 2004. – Vol.282. – P.1268-1273.
16.
17. Искасков, Р.М., Батырбеков, Е.О., Жубанов, Б.А., Kikuchi, A., Okano T. Синтез и свойства новых гидрофильных сополимеров на основе карбокси-н-пропилакриламида //Высокомолек. соед. - 2004. - T 46 А, №4. - C.668-674.
18. Кирш, Ю.Э., Крылов, А.В., Белова, Т.А., Абдельсадек, Г.Г., Пашкин, И.И.Превращения поли-N винилкапролактама в водно-органических смесях // Ж. Физ. Химии.-1996.- Т. 70, №8.- С.1403-1407.
19. Ануфриева, Е.В., Ананьева, Т.Д., Краковяк, М.Г., Лущик, В.Б., Некрасова, Т.Н., Смыслов, Р.Ю., Шевелева, Т.В. Формирование макромолекулярных глобул и растворимых мицелл в водных растворах термочувствительных полимеров //Высокомолек. соед. - 2005. – T.47А,. №2. - C.332-337.
20. Вережников, В.Н., Плаксицкая, Т.В., Пояркова, Т.Н. рН-термочувствительные свойства (со)полимеров N,N-диметиламиноэтилметакрилата и N-винилкапролактама // Высокомолек. соед. - 2006. - Т48А, №8. - C.1482-1487.
21. Охапкин, И.М., Дубовик, А.С., Махаева, Е.Е., Хохлов, А.Р. Модификация сополимера N-винилкапролактама и метакриловой кислоты 2-аминоэтансульфоновой кислотой и влияние ионогенных групп на рН-термочувствительные свойства сополимера // Высокомолек. соед. - 2005. -Т.47А, №7 – С.1124-1130.
22. Бектуров, Е.А., Бакауова, З.Х. Синтетические водорастворимые полимеры в растворах. – Алма-Ата: Наука, 1981. – 248 с.
23. Кабанов, В.А., Паписов, И.М Кабанов, В.А., Паписов, И.М. Комплексообразование между комплементарными синтетическими полимерами и олигомерами в разбавленных растворах // Высокомолек. cоед. – 1979. – Т.21А, № 2. – С. 243-281.
24. Ташмухамедов, Р.И., Штильман, М.И., Хвостова, В.Ю., Клягина, М.В., Tsatsakis, А.М., Шашкова, И.М. Поли- N-винилпирролидон с боковыми аминокислотными группами //Высокомолек. соед. - 2005. – T.47Б, №6. - C.1034-1037.
25. Кленин, С.И., Тарасова, Э.В., Асеев, В.О., Тенху, Х., Барановская, И.А., Трусов, А.А., Филиппов, А.П. Ассоциативные явления в водных растворах комплексов поли-N-винилпирролидон-фуллерен С70 //Высокомолек. соед. - 2004. – T.46Б, №6. - C.1099-1104.
26. Евлампиева, Н.П., Лавренко, П.Н., Зайцева, И.И., Меленевская, Е.Ю., Бирюлин, Ю.Ф., Виноградова, Л.В., Рюмцев, Е.И., Згонник, В.Н. Комплексы фуллерена С60 с полифениленоксидом и поли-N-винилпирролидоном в растворах //Высокомолек. соед. - 2002. - T44А, №9. - C.1564-1570.
27. Сергеев, Б. М., Кирюхин, М.В., Бахов Ф. Н., Сергеев В. Г. Фотохимический синтез наночастиц серебра в водных растворах поликарбоновых кислот. Влияние полимерной матрицы на размер и форму частиц //Вестн. Моск. ун-та сер.2. Химия.- 2001.- Т.42, №5. – С.308-314.
28. Ананьев, С.А., Ичева, И.А., Сиротина, Ж.В., Мазяр, Н.Л. Интерполимерные комплексы поли-N-винилазолов с синтетическими и биологическими полимерами // Тез. докл. VIII Всеросс. студ. науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». – Екатеринбург, - 1998. – С.172-173.
29. Kaczmarek, H., Szalla, A., Kaminska, A. Study of poly(acrylic acid)-poly(vinylpyrrolidone) complexes and their photostability //Polymer. – 2001. – Vol.42. – P.6057-6059.
30. Zhou, X., Goh, S.H., Lee, S.Y., Tan, K.L. XPS and Fti.r. studies of interactions in poly(carboxylic acid)/poly(vinylpyridine) complexes //Polymer. – 1998. – Vol.39, №16 – P.3631-3640.
31. Seida, Y., Takeshita, K., Nakano, Y. Phase behavior of N-isopropylacrylamide/acrylic acid copolymer hydrogels prepared with ultrasound // J. Appl. Polym. Sci. – 2003. – Vol.90. – P.2449-2452.
32. Diez-Pena, E., Quijada-Garrido, I., Barrales-Rienda, J.M., Wilhelm, M., Spiess, H.W. NMR studies of the structure and dynamics of polymer gels based on N-isopropylacrylamide (NiPAAm) and methacrylic acid (MAA) // Macromol. Chem. Phys. – 2002. – Vol.203. – P.491-502.
33. Nonaka, T., Yoda, T., Kurihara, S. Swelling behavior of thermosensitive polyvinyl alcoholgraft-N-isopropylacrylamide copolymer membranes containing carboxyl groups and properties of their polymer solutions // J. Polym. Sci. A: Polym. Chem. – 1998. – Vol.36. – P.3097-3106.
34. Yang, S., Zhang, Y., Yuan, G., Zhang, X., Xu, J. Porous and nonporous nanocapsules by H-bonding self-assembly // Macromolecules. – 2003. – Vol.37 – P.10059-10062.
35. Hofmann, C.R., Jia, S., Bartolome, J.C., Fuchs, T.M., Bill, J., Graat, P.C.J., Aldinger, F. Growth of thin ZnO films from aqueous solutions in the presence of PMAA-graft-PEO copolymers // J. Eur. Ceram. Soc. – 2006. – Vol.23. – P.2119-2123.
36. Huang, J., Wu, X.Y. Effects of pH, salt, surfactant and composition on phase transition of poly(NIPAAM/MAA) nanoparticles // J. Polym. Sci.: A: Polym. Chem.- 1999.- V.37.- P.2667-2676.
37. Горбунова, М.Н., Воробьева, А.И., Гусев, В.Ю., Бегишев, В.П., Толстиков, А.Г. Сополимеризация N-винилпирролидона с N-аллилированными ацилгидразинами // Высокомолек. соед. - 2006. – T.48А, №7. - C.1180-1184.
38. Соловский, М.В., Корчагин, А.М., Тарабукина, Е.Б., Власова, Е.Н., Шпырков, А.А., Амирова, А.И. Синтез низкомолекулярных сополимеров N-винилпирролидона с 2-гидроксиэтилметакрилатом и полимерных эфиров оксациллина на их основе // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т.79, Вып.1. – С.129-134.
39. Сафронов, А.П., Габдрафикова, Ю.М., Ухалина, О.Л., Остроушко, А.А. Энтальпия комплексообразования поливинилового спирта, полиэтиленгликоля и поливинилпирролидона с ионами меди и кадмия в водном растворе //Высокомолек. соед. - 2004. – Т.46А, №5.- С.867-874.
40. Hegazy, E.A., Abd, El-Aal S.A., Abou Taleb, M.F., Dessouki, A.M. Radiation synthesis and characterization of poly(N-vinyl-2-pyrrolidone/acrylic acid) and poly(N-vinyl-2-pyrrolidone/acrylamide) hydrogels for some metal-ion separation // J. Appl. Polym. Sci. – 2004. – Vol.92. – P.2642-2652.
41. Rivas B.L., Moreno-Villoslada, I. Chelation properties of polymer complexes of poly(acrylic acid) with poly(acrylamide), and poly(acrylic acid) with poly(N,N-dimethylacrylamide) // Macromol. Chem. Phys. – 1998. – Vol.199. – P.1153-1160.
42. Moharram, M.A., El-Yendy, H.M. Infrared spectroscopy and electrical properties of ternary poly(acrylic acid) – metal – poly(acrylamide) complexes // J. Appl. Polym. Sci.- 2002.- V.85.- P.2699-2705.
43. Егоян, Р.В., Мелик-Оганджанян, Л.Г., Симонян, Г.С., Даниелян, А.В. Гомо- и сополимеры на основе N-замещенного акриламида и некоторые их свойства в растворе //Высокомолек. соед. - 2004. – Т.46Б, №4. - С.729-733.
44. Серебро в медицине, биологии и технике. - Сб. тр. под ред. П.П. Родионова. Новосибирск. Институт клинической иммунологии СО РАМН. вып. 5. 1996.
45. Худоногова, Н.Г., Филина, Е.И., Краснова, Е.И. и др. - Наш опыт стимуляции заживления эрозий и язв при роже. - Материалы 8-й научно-практической конференции врачей "Актуальные вопросы современной медицины" - Новосибирск. - 1998. - С. 419.
46. Бородин, Ю.И. Труфакин, В.А. Асташов, В.В. и др. - Способы эндоэкологической реабилитации организма./ Под ред.Л.Д.Сидоровой - Новосибирск. - 1999. - С. 64.
47. Биополимеры. Под ред. акад. Кабанова В.А. М.,1991, 276 с.
48. Зезин, А.Б., Рогачева В.Б. Полиэлектролитные комплексы// Сб. «Успехи химии и физики полимеров». М.: Химия, 1973, С.3-30.
49. Зезин, А.Б., Кабанов, В.А. Новый класс водорастворимых полиэлектролитов// Успехи химии, 1982, Т.LI, № 9. С.1447.
50. Изумрудов, В.А., Зезин, А.Б., Кабанов, В.А. Равновесие интерполиэлектролитных реакций и явление молекулярного «узнавания» в растворах интерполиэлектролитных комплексов// Успехи химии, 1991, Т.60, № 7. С.1570-1594.
51. Кудайбергенов, С.Е., Бектуров, Е.А. Влияние конформационного перехода клубок-глобула в полиамфолитах на сорбцию и десорбцию полиэлектролитов и сывороточного альбумина человека// Высокомолек. соед. 1989, Т.31А, № 12, С.2614-2617.
52. Тультаев, А.К., Кудайбергенов, С.Е., Бектуров, Е.А. Изучение реакции комплексообразования синтетического полиамфолита с сывороточным альбумином человека// Изв. АН КазССР, Сер. хим., 1990, № 6, С.67-70.
53. Мустафаев, М.И. Комплексы неприродных полиэлектролитов с белками. Автореферат д-ра хим. наук. М., 1981.
54. Кабанов, В.А., Евдаков, В.П., Мустафаев, М.И., Антипина, А.Д. Кооперативное связывание сывороточного альбумина кватернизованными поли-4-винилпиридинами и структура образующихся комплексов// Молекулярная биология, 1977, Т.11, № 3, С.582-597.
55. Мустафаев, М.И., Царева, Е.А., Евдаков, В.П. Взаимодействие поли-4-винилпиридина с сывороточным альбумином в кислых средах// Высокомолек. соед. 1975, Т.17А, С.2226-2230.
56. Кабанов, В.А., Мустафаев, М.И., Гончаров, В.В. Растворимые комплексы бычьего сывороточного альбумина с поли-4-винилпиридиниевыми катионами, содержащими N-цетильные боковые радикалы// Высокомолек. соед. А, 1981, Т.23, № 2, С.261-270.
57. Кабанов, В.А., Мустафаев, М.И. Влияние ионной силы и рН-среды на поведение комплексов бычьего сывороточного альбумина с поли-4-винил-N-этилпиридинийбромидом в водных растворах// Высокомолек. соед. А, 1981, Т.23., № 2. С. 255-260.
58. Анненков, В.В., Мазяр, Н.Л., Круглова, В.А., Ичева, И.А., Лещук, С.И. Взаимодействие бычьего сывороточного альбумина с поли-N-винилазолами// Высокомолек. соед. А, 2000, Т.42, № 11, С.1804-1809.
59. Persson, J., Johansson, H-O., Galaev, I., Mattiasson, B., Tjerneld, F. Aqueous polymer two-phase systems formed by new thermoseparating polymers. Unpublished results.
60. Мустафаев, М.И., Михайлов, П.П., Белова, В.В., Евдаков, В.П., Кабанов, В.А. О корреляции токсического действия сополимеров 2-метил-5-винил-пиридина с акриловой и метакриловой кислотами в организме с их сорбционной способностью сывороточных белков// Тез. докл. 4 Всесоюзн. научн. симп. «Синтетические полимеры медицинского назначения», 1979, Дзержинск, С.97.
61. Джафаров, А.С., Алиев, Л.Л. Структура и конформационные особенности бычьего сывороточного альбумина. Баку, 1990, 204 с.
62. Ландау, М.А. Молекулярные механизмы взаимодействия физиологически активных молекул с биополимерами и биомембранами (Физикох-химические исследования)// Ж. орг. химии, 1998, Т.34, № 5. С.655-669.
63. Peters, T.Jr. and Roberta, G.R. Serum albumin:conformationand active cites// Albumin structure, biosynthesis, function (Ed.s Peters T., Sjoholm I.) Oxford: Pergamon Press, 1978, V. 50, P.11–20.
64. Рабинович, В.А., Хавин, В.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1991. – 432 с.
88. Семчиков, Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. – 2-е издание, - М:2005. – 452 с.
65. Энциклопедия полимеров Т.3 С.
66. Mueller, K.F. Termotropic copolymer hydrogels from N,N-dimethylacrylamide and methoxy-ethyl(meth)acrylate // US Patent, 1991, # 5057560.
67. Mueller, K.F. Termotropic aqueous gels and solutions of N,N-dimethylacrylamide – acrylate copolymers //Polymer, - 1992. - V.33. - P.3470-3476.
68. Мун, Г.А., Нуркеева, З.С., Хуторянский, В.В., Канн, В.А., Сергазиев, А.Д., Шайхутдинов, Е.М. Влияние гидрофобных взаимодействий на комплексообразующие свойства сополимеров простых виниловых эфиров // Высокомол. соед. – 2001. – Т.43Б, №10. – С.1867-1872.
69. Mun, G.A., Nurkeeva, Z.S., Khutoryanskiy, V.V. Complex formation between poly(vinyl ether) of ethylene glycol and poly(acrylic acid) in aqueous and organic solutions // Macromol. Chem. Phys.-1999.-V.200.-P.2136-2138.
70. Мун, Г.А. Гидрофильные полимеры простых виниловых эфиров линейной и сетчатой структуры и интерполимерные комплексы на их основе // Автореф. дисс. докт. хим. наук.-Алматы.-2001.-49 с.
71. Дуболазов, А.В. Интерполимерные комплексы некоторых неионных водорастворимых полимеров с полиакриловой кислотой и пленочные материалы на их основе. Автореф. дис. канд. хим. наук.-Алматы.-2007-16 с.
72. Okubo, T. A conductance stopped-flow study of polyelectrolyte systems. Dynamic conformational change of synthetic macroions and their complexation with neutral polymers // Biophysical Chemistry. V.11.-1980.-P.425-431.
73. Смолянский, А.Л., Бимендина, Л.А., Роганова, З.А., Бектуров, Е.А. Исследование комплексов поликарбоновых кислот с поливинилпирролидоном ИК-спектроскопическим методом в метаноле // Изв. Ан КазССР. Сер. хим.-1983.-№1.-С.20-23.
74. . Hou, Z., Li, Z., and Wang, H. Interaction between poly(ethylene oxide) and sodium dodecyl sulfonate as studied by surface tension, conductivity, viscosity, electron spin resonance and nuclear magnetic resonance . Colloid Polymer Science 277, 1011-1018. 20. Вшивков С.А., Русинова Е.В. О фазовых переходах в растворах полиметилметакрилата // Высокомолекул. соед. А-Б.- 1996.-38, 10.-С.1746-1750.
75. 121. Вшивков, С.А., Русинова, Е.В. О фазовых переходах в растворах полиметилметакрилата // Высокомолекул. соед. А-Б.- 1996.-38, 10.-С.1746-1750.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 41 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Химия және химиялық технология факультеті

Органикалық заттар, табиғи қосылыстар және полимерлер химиясы мен
технологиясы кафедрасы

Органикалық заттар, табиғи қосылыстар және полимерлер химиясы
мен технологиясы кафедрасы меңгерушінің рұқсатымен қорғауға жіберілді,
х.ғ.д., профессор Ж.А. Әбілов _____________________
"___" маусым 2012 ж.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

акриламид және метилакрилат негізіндегі жаңа термосезімтал
сополимерлерін синтездеу және зерттеу тақырыбына

органикалық заттардың химиялық технологиясы - 050721 мамандығы бойынша

Орындаған

4 курс студенті
А.С. Еркебаев

Ғылыми жетекшісі,
х.ғ.к., доцент
Ж.К. Жатқанбаева

Норма бақылаушы
Г.Ж. Қайралапова

Алматы 2012
РЕФЕРАТ

Бітіру жұмысы ,,,, беттен, ... суреттен, ғғ кестеден тұрады және
... әдебиет көзі қолданылған.

Түйінді сөздер: акриламид (АА), метилакрилат (МА),
термосезімтал полимерлер, полиакрил қышқылы (ПАҚ), иондық күш, pH-қа
тәуелділік, температураға байланысты ісіну дәрежесі.

Зерттеу нысандары: акриламид және метилакрилаттың тігілген
сополимерлері, сонымен қатар олардың полиакрил қышқылымен және иондық
күшін анықтау.

Жұмыстың мақсаты: ұсынылған жұмыстың мақсаты акриламид және
метилакрилат негізінде сызықты және торлы құрылымды сополимерлерді
синтездеу және олардың физика-химиялық қасиеттерін талдау болып
табылады.

Жұмыстың барысында: радикалды сополимерлеум радикалды сополимерлеу,
катетометрия, үшін вискозиметрлік, потенциометрлік және
турбидиметриялық титрлеу әдістері қолданылды.

Жұмыс нәтижесінде: радикалды сополимерлеу әдісімен акриламидтің
метилакрилат негізіндегі суда ісінетін термосезімтал жаңа сополимер
алынды. Тігілген полимерлер температура әсеріне термосезімталдылық
көрсетіп, температураны арттырғанда контракцияға ұшырайды.

Акриламидтің сызықты және торлы құрылымды сополимерлерін
синтездеудің оңтайлы жағдайлары іріктелді. Алынған акриламид (АА) пен
метилакрилат (МА) сополимерінің полиакрил қышқылының сызықты
макромолекулаларымен интерполимерлі әрекеттесуі зерттелді.

ҚЫСҚАРТУЛАРДЫҢ ТІЗІМІ

БМҚ – бастапқы мономерлік қоспа

АА – акриламид

ЖМҚ – жоғары молекулалық қосылыстар

ИҚ – спектроскопия – инфрақызыл спектроскопия

ИПК – интерполимерлі комплекс

МА – метилакрилат

ПАҚ – полиакрил қышқылы

ТА – тігуші агент

МБАА – N'N'-метилен-бис-акриламид

ПГ – полимерлі гидрогельдер

ПИПАА – полиизопропилакриламид

ПВМЭ – поливинилметилен эфирі

ПАА – полиакриламид

ТКЕТ – төменгікритикалық еру температурасы

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3 1
ӘДЕБИ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... ... 1.1 Гидрогельді
полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ..

1.2 pH – сезімтал
полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ..

1.3 Термосезімтал
полимерлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ..

1.4. термосезімталды полимер гидрогельдерінің
практикалық қолданылу
аясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... .

1.5 Полимерлі гидрогельдердің немесе
гидрофильді полимерлі
торлардыңнегізгіқасиеттері ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...

1.6 Торлы полимерлердің полиакрил
қышқылымен
әрекеттесуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...

2 тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ...

2.1 Бастапқы заттар мен
еріткіштердің
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...

2.2 Торланған құрылымды сополимерлер
синтезі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

2.3 Физика-химиялық зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ
ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...

3.1 акриламид пен метилакрилат
сополимерлерінің
синтезі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .

3.2 акриламид және метилакрилат сополимерлер
негізіндегі рН-қа тәуелді комплекстүзуші
термосезімтал полимерлерді
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
...

3.3 Суда ісінетін акриламид және метилакрилат
сополимерлерінің иондық күшін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

3.4 акриламид және метилакрилат сополимерлерінің
гидрогельдерінің полиакрил қышқылымен әрекеттесу
үрдісі ... ... ... ... ... ...

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

1 КІРІСПЕ

Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары зерттеушілердің назарына
термосезімталды немесе интелектуалды полимерлі материалдар түсіп
отыр. Олар ортаның аздаған өзгерісін (pH, температура, әлектр өрісі
және т.б.) алдын ала программаланған түрде қабылдайды. Бұл орайда
практикалық қызығушылықты сызықты және торлы структуралы термо және pH-
қа сезімтал полимерлер тудырып отыр. Олар бұл екі фактор әсерінен
фазааралық өтуге қабілетті. Бұлардың бағалы физика-химиялық
қасиеттеріне байланысты стимулсезімталды полимер негізінде бірегей көп
функционалды материалдар жасауға болады. Олар медицинаның,
биотехнологияның, әлектрониканың әр түрлі аймақтарында қолданылуы
мүмкін. Стимулсезімталды полимерлер ассортименті және факторлардың
әсеріне тәуелді. Мысалы, pH, және температура әсеріне қабілетті түрлері
өте кең. Алайда әр түрлі стимулдаушы типтермен реакцияланатын полимерлі
жүйелердің ауқымы тор болып келеді. Бұл қасиеттердің топтасуы полимерлі
гидрогельдердің қолданыс аймағын кеңейтеді. Осымен байланысты қазіргі
таңда ортаның бірнеше параметрлерінің өзгеруін қабылдай алатын
компонентті полимерлі жүйелердің стимулсезімталды әрекетін зерттеп және
сондай полимерлерді жасау мақсаты тұр. Бұндай полифункционалды
стимулсезімталды полимерлерді алу үшін табиғаты әр түрлі полимерді
сополимеризациялау керек.
Жұмыстың мақсаты: акриламид және метилакрилат негізінде
сызықты және торлы құрылымды сополимерлерді синтездеу және олардың
физика-химиялық қасиеттерін талдау болып табылады. Термосезімталды және
pH-қа тәуелді полимерлі гидрогельді және зерттеу полимерлі қышқылмен
комплекс түзу ерекшеліктерін анықтау.
Практикалық құндылығы. Алынған нәтижелер АА-МА мен тігуші
агент N’N’-метилен-бис-акриламид сополимерлер негізінде pH-қа тәуелді
термосезімталды гидрогельдер синтезі жасалды. Сополимерлердің
активтілігінің әр түрлілігіне және АА-МА сополимері гидрогельдердің
структурасының бір текті болмауына байланысты температура өскен кезде
гидрофобты және ионды әрекеттесулер нәтижесінде АА-МА сополимер
гельдерінің ацилдеуші ісіну дәрежесі анықталды. АА-МА сополимерінің
термосезімтал әрекетінің орта ерітіндісінің pH-на тәуелді. Соның ішінде
екі сополимер торының сілтілік ортада монотонды ісінуі байқалады. Ал pH
төмендеген кезде контракция, яғни температураның өсуімен бірге
гдрофобтыц әрекеттерінің доминирленуінің нәтижесінде болады. Гидрогель
үлгілері сызықты полиакрил қышқылымен комплекс түзу реакциясы
нәтижесінде сығылады, ал интерполиәлектролитті комплекс түзілгенін
білдіреді.
Алынған нәтижелердің айқындылығы. Сополимер синтезі үшін
қолданылған мономерлер константасы тазартудан кейін әдеби
мәліметтерімен сәйкес болды. Гидрогель үлгілерінің формасы мен
көлемінің өзгеруі катетометр көмегімен анықталды. Әрбір тәжірибе кем
дегенде үш рет алынған нәтижелерді статикалық өңдеумен жасалынды.
Практикалық қолданылуы. Жұмыста алынған термо және pH-қа
сезімтал гидрогельдер негізінде теропевтикалық жүйелер жасау үшін және
олардың негізінде дәрі-дәрмек алуға қолдануға болады.

ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1 Гидрогельді полимерлер
Қазіргі таңда зерттеушілердің назарына термосезімталды және
стимулсезімталды полимерлі жүйелер түсіп отыр. Мұндай полимерлер сыртқы
орта әсеріне төзімділігіне орай биотехнологияда жоғары эффективті
реагент ретінде ақуыз бен ферменттерді байыту және бөлу үшін,
медицинада дәрілік заттарды бөлу үшін, электроникада және медицинада әр
түрлі экологиялық проблемаларды шешу үшін қолданады. Одан басқа осы
күнге дейін белгілі материалдардың ешқайсысы intelegent materials
деген полимерлермен салыстырғанда бұл терминге лайықты емес. Осыған
орай термосезімтал полимерлердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу
және оларды синтездеу. Сонымен қатар табиғаты бөлек комплементарлы
макромолекуламен комплекс түзу арқылы модификациялау үлкен сұранысқа ие
[1].
Ерекше назармен ғылыми және практикалық жағынан суда ерігіш
полимерлер негізінде интелектуалды материалдар және торлы
макромолекулалы, полимерлі гидрогельдер жатады. Қоршаған ортаның
өзгерісіне (температура, pH, иондық күш, электр өрісі және т.б) жауап
ретінде суда ерігіш полимерлер конформациялық өтуге төзімді және де
жаңа фаза түзе алады, ал полимерлі гидрогельдердің ісіну дәрежесін
қайтымды өзгертуге болады, ол өз кезегінде бұл полимерлердің дәрілік
заттардың бөліну саласында, биотехнологияда тазартуда, коллоидтық
жүйелерді стабилизациялауда қолдануға мүмкіндік береді[3].
Гельдің сыртқы ортаның әр түрлі факторларына түрліше жауап
беруі оның химиялық құрамына байланысты[4]. Фазааралық өту тудыратын
әрекет нәтижесінде гельдерді келесі топтарға жіктеуге болады:

1) Термосезімтал

2) pH-қа сезімтал

3) жарықсезімтал

4) еріткіш құрамына сезімтал

5) ион-сезімтал

6) әлектр және магнит өрісі әсеріне сезімтал

7) биологиялық сезімтал және т.б.

Биомедицинадан бастап фармацевтикаға дейін өндірістің кейбір
аймақтарына және басқа аймақтарда кең қолданылуына байланысты
зерттеулер назарында термосезімтал гельдер жатыр [5]. Оған себеп бұл
полимерлердің әр түрлі қасиеттері болып отыр. Олардың ішінде гидрогель
көлемі мен бетінің иммунологеранттылығы, оның иілгіштігі, кейбір
токсиндерді жұту қабілеті [6].

1.2 pH – сезімтал полимерлер
1949 жылы Katchalsky суда ерігіш полиэлектролит негізінде үшжақты
тігілген гидрогель алған болатын. Ол қоршаған ортаның еріткіш pH-тың
өзгеруіне байланысты ісініп сығылатын. Кейін бұл гельдердің физика-
химиялық қасиеттерін зерттей келе ол ерітіндінің pH-мен қатар, иондық
күштердің, температураның және электр өрісіне сезімталдылығы анықталды
[7]. Ерітіндінің иондық күшінің өзгеруіне байланысты гидрогель ісінген
күйден сығылған немесе сколлопсирленген күйге ауысады. 70-жылдардың
соңында Disek және Patterson гельдердің фазааралық өту стадиясында
ісінген күй теориясын үсынды. Бұл орайда гельдің ісінген және
сколлопсирленген күйі бірге болуы мүмкін, және бұл күйлердің бір-біріне
өтуі қоршаған орта параметрлеріне байланысты [8].
1978 жылы Tanaka иондалған полиакриламид гелі суда ацетонның толған
концентрациясынан осындай фазааралық өту байқалғанын айтқан. Сол кезден
бастап Tanaka зерттеу тобы мен басқа да зерттеушілер мұндай құбылыстар
гель-еріткіш жүйесіне тән екенін көрсетті [9].
Katchalsky, Tanaka және де польша макромолекула химия
институтының ғалымдарының жұмыстарының нәтижесі сан алуан
зерттеушілерде 1980 жылдардан бастап әртүрлі типті полимерлі
гидрогельді материалдар жасау проблемасы тұрды [10].
Гидрофильді полимерлі торлардың әртүрлі параметрлерге әсерін
байқады. Гидрогельдер коллапсы үздіксіз немесе дискретті түрде
орындалуы мүмкін. Иілгіш тізбекті нейтралды торлар үшін дискретті
коллапс әдісі әдетте байқалмайды. Тор көлемі мен еріткіш құрамы немесе
температура арасындағы қисықтағы секірістер ионогенді топтардың болуына
байланысты болады. Бұл ережеге бағынбайтын полиизопропилакриламид
(ПИПАА), поливинилкапролактам және поливинилметилен эфирі (ПВМЭ)
гельдері жатады [11]. Полиэлектролитті гидрогельдердің ісіну дәрежеі
ионогенді мономердің зарядтарына және полимерлі тордағы
концентрациясына және де ионогенді топтың pK-на, иондардың және тігілу
дәрежесіне, pH-қа және қоршаған ортаның иондық күшіне тәуелді [12].
Полиэлектролитті гидрогельдердің ісіну параметрлеріне pH-тың
өзгеруі мен ортаның иондық күшінің өзгеруі жатады. Сілтілік ортада
қышқыл тобы бар гидрогельде ісінеді, ал қышқыл ортада коллопсирленеді.
Керісінше негіз тобы бар гидрогельдер қышқыл ортада ісінеді ол pH
өскенде коллопсирленеді [13]. Табиғаты қарама-қарсы ионогенді топтары
бар полиамфолитті гидрогельдер pH бейтарап көрсеткішінде максимал мәнде
ісінеді. Қышқылдау немесе сілтілеу бұл гельдердің кантракциясына
әкеледі[14].
pH – сезімтал гидрогельдерді қышқылдық немесе сілтілік тобы
бар мономерлер негізінде алады. Синтез жағдайын өзгерту арқылы әр түрлі
ісіну дәрежелі және pH сезімталды гельдерді алуға болады. Жұмыста
хитозон және желатинаның судағы ерітіндісіне гидрогель торларының pH
сезімталдылығы анықталды. Тігілудің құрамы мен дәрежесіне байланысты
коллапстағы ісіну үлгісі 200 ден 1000 көлемдік пайызына дейін өзгереді
[15].
Хитозан және фиброин негізінде түзілген бір-немесе жартылай
өткел торлы мембраналар ортаның pH-на және иондық күшке жоғары
сезімталдық көрсетеді. Мембрананың судағы ісіну дәрежесі pH3,3 кезінде
күрт өседі, сонымен қатар коллапс-деколлапс өту толықтай қайтымды [16].

Жұмыста акриламидтің (АА) және метилакрилат (МА) негізінде бір-
біріне өтетін тордың pH-тың өзгеруіне әсерін сипаттаған.
Гидрогельдердің біркелкі ісінуі, ісіну жылдамдығы және концентрациясы
мәнімен қатар өседі. pH-тың тың 3-тен 6-ға дейін өсуі карбоксильді
топтардың иондануы мен гидрогельдің ісіну дәрежесінің өсуіне әкеледі
[17].
Кезектесіп орналасқан полярлы және полярсыз сегменттелген
полиаминомочевинаның негізінде pH-қа сезімтал жаңа торлар алынған. pH-
тың критикалық мәнінде гидрогель көлемі 270 есе өзгереді. Этилендиамин
топтарын екі еселі протондау кезінде макромолекула транс-конформация
күйіне өтеді [18].
Доннон теориясы бойынша полиэлектролитті гельдер коллапсын
сипаттауда кеңінен қолданылады [19]. Ол теорияда гельдердің
электробейтараптылық шарты қолданылады, яғни тұзсыз ерітінділерде,
қозғалмалы қарсы иондардың саны тор тізбегінің заряд санына тең, ал
қосымша осмостық қысым мобильді қарсы иондар әсерінен түзіледі. Кейбір
(фракциялар) контрион фракциялары сыртқы ерітіндіге өтіп, бірдей
зарядталған топтардың электростатикалық тебілуі полимер тізбегінің ашық
конформациясына әкеледі деген болжам бар. Алайда жұмыста көрсетілгендей
гельдер мен сызықты макромолекула арасында айырмашылық бар: еритін
полимерлер үшін бұл процесс байыпты өтеді, ал полиэлектролитті торлар
үшін секіріс байқалады, бұл олардың кооперативтік мінезін көрсетеді
[20].
Жұмыста аз тігілген гидролизденген полакриламид гидрогеліне
ісіну қысымының әсері бақыланған. Бұлардағы жалпы ісіну дәрежесі
тордағы ісіну дәрежесіне тәуелді екені анықталған [21].
Флори-Хюггенстің физика-химиялық ісіну моделі полимер мен
еріткіштің араласуы нәтижесінде бос энергияның ығысуын анықтайды, жақсы
еріткіште энтропия мәні өсіп ісінуге әкеледі, керісінше төмен
еріткіште энтропиядан ұтыс ісінуге әкелмейді.
Ортаның pH мәні өзгерген кезде зарядталған макромолекуланың
нейтралдануы ол үш судың нашар еріткіш болып әкелуіне, және критикалық
жағдай болуы мүмкін. Гидрофильді ионогенді еріткіштер үшін суға
органикалық еріткіш қосса онда ол нашар еріткіш есебінде болады. 30-70%
ацетон, н-пропанол немесе этанол қатысында синтетикалық полимерлер үшін
критикалық жағдай (еріткіште полимерлердің тұнбаға түсуі немесе
полимерлі гельдің коллапсы) байқалады[22].
1.3 Термосезімтал полимерлер
Функционалды және қолданбалы оспект жағынан температура өзгергенде
фазааралық өтуді тудыратын тігілген жүйелер қызығушылықты тудырады.
Температура өзгергенде көлемді фазааралық өтуді тудыратын
гидрогельдерді 3 топқа бөлуге болады:
1) Температура көтерілгенде ісінетін гельдер, оларды акриламид,
акрил және метакрил қышқылды гидрогельді мономерлерден синтездейді.
2) температура көтерілгенде коллопсирленетін гельдер гидрофобты
топтары бар гидрогельдер, мысалы N – метилакриламид, N’ N –
диметилакриламид және N – изопропилакриламид негізінде[24].
Әдетте қызығушылықты полярлы және полярсыз топтары бар
термосығылатын және термосезімтал гидрогельдер тудырады. Су молекуласы
мен спецификалық гидрофобты әрекеттесу оларда сутектік байланыс
тудырады. Макромолекулалық полярлы емес бөліктері сумен әрекеттеспей
бір-бірімен ассоциацияланады [25]. Гидрофобты байланыс су молекуласына
пропорционалды, және температура өскен сайын артады. Сол себепті
контакт беті үлкен ауданды гидрофобты топтары бар полимерлер төмен
температурада фазалық өтуге бейім. Сонымен қатар төмен еріткіш болады,
кейбір температурада мұндай ерітінділер екі фазаға өтеді – полимер мен
байытылған және сулы, соңғысында полимер болмайды. Бұл құбылыс
байқалатын температурада ерудің ең төменгі критикалық температурасы деп
аталады [26].
Соңғы кездері зерттеушілерді жаңа винилметил эфирі және ВКА
негізіндегі термосезімталды полимерлер қызықтырады. Өндірістік
масштабта поливинилметилді эфирді катионды полимеризациялау арқылы,
сызықты полимерлерді полимерлі ерітінділерді γ – сәулелендіру арқылы
алады. ПМЭ үшін ерітіндіде де гель тәрізді күйде де критикалық
температура 38оС екені анықталған [27]. Поливинилкапролактам гидрогелі
екі кооперативті фазалық өтуге ұшырайды, төменгі температура
микросегментация мен гельде гидрофобты микромицелла түзілуіне
байланысты 31,5оС ал көлемді коллапсқа сәйкес 37,6оС.
Жаңа термосезімтал суда еритін полимерлер мен гидрогельдер 0оС
N – винилизобутиленамидті тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш инициатор
қатысында полимеризациялау арқылы алады. Тігуші агент ретінде
бутадиенді қолданды. Алынған гидрогель 60 көлем суды 20оС-та және 3
көлемді 35оС абсорбциялайды [28].
Радиоционды полимеризациялау арқылы метакрилоил-DL-анилиннің винил
эфирінің термосезімтал гидрогелі алынды және судың 0-40оС кезінде
ісінетіндігі анықталды.
Гидрогельдің ісіну процесінің қайтымдылығымен қатар коллапс
кинетикасы температураға байланыстылығы анықталды [29]. Жаңа
гидрогельдің ерекше қасиетіне температура жоғарылағанда бетінде
мембраналы бөгеттің пайда болуы жатады.
Термосезімтал макромолекулярлы жүйелердің қасиеттерін біле отырып
оның әртүрлі ғылым саласында қолдануға болатыны анықталып отыр
(терапия, инжиниринг жасуша культурасы, биобайыту және т.б.).
зерттеушілердің айтуынша кинетикалық және термодинамикалық жағынан
стимулсезімтал реакцияларды басқару құрылым-қасиет принциптерін ұғынуға
жол береді [30].
Ең зерттелген жүйе ретінде N-изопропилакриламид негізінде (ИПАА) жүйені
айтады, оның гомополимер (ПИПАА) суда НКТР-ға ие. ПИПАА 32оС төмен
температурада ериді және 32оС жоғары температурада тұнбаға түседі,
себебі әрбір мономерлі түйінде гидрофильді және гидрофобты топ бар.
Температураның НКТР температурасынан төмендеуі полимердің амидтік тобы
мен су молекуласы арасында сутектік байланысының түзілуіне әкеледі және
ол еруге әкеліп соғады. НКТР температурасынан жоғарыласа сутектік
байланыс бұзылып, ал гидрофобты байланыс күшейеді, нәтижесінде полимер
тұнбаға түседі [31].
Жұмыста гидрофобты (ИПАА) және гидрофильді (акрил қышқылы)
мономерлер негізіндегі гидрогельдер зерттелді. Үздіксіз фазааралық өту
кезінде ПИПАА-да полимер торының ішінде иондалған топ күйінің өзгерісі
байқалады. ПИПАА мен әр түрлі мономерлерді сополимеризациялаған кезде
универсалды қасиетті гидрогельдер алынды [32].
Жұмыста термосезімтал гидрогельдерді термосезімтал тігуші агенттерді
пайдаланып алуға және ол жаңа термосезімтал полимерлі жүйелерді
модельдеуге мүмкіндік береді. Суда еритін (гидрогельдерді) синтетикалық
полимерлерді протеинша синтездегенде түзілген гидрогельдер сипатталған.
Аралас ерітінділердегі гидрофильді гельдердің фазалық өтуі ван-дер-
ваальстік әрекеттесуге негізделген [33]. Жұмыста ПАА негізіндегі
иондалған гельдің ацетон су ерітіндісінде фазалық өтуден көлем өзгеруге
ұшыраған. Сызықты ПАА суда жақсы ериді, себебі құрамындағы амидтік топ
су молекуласымен жақсы әрекеттеседі. ПАА гелінде мұнда амидтік топтар
мен су молекуласы арасындағы байланыс гельдің ісінуіне әкеледі, ПАА
тізбектері арасындағы ван-дер-вальстік әрекет коллапсқа әкеледі.
Ацетон су ерітіндісіндегі иондалған ПАА гелінде ацетонның болуы амидтік
топпен су молекуласы арасындағы байланысты әлсіретеді, себебі ацетон
полярлы еріткіш ретінде еріткіштің диәлектрлік өтімділігін төмендетеді
[34]. Иондалған ПАА гелінде ПАА тізбегіндегі Ван-дер-вальстік
әрекеттесу маңызды. Сол себепті бұл гельдегі коллапс Ван-дер-вальс
күштеріне негізделген. Мұндай ерітіндіде ацетон қандай да бір
концентрацияда болса, иондалған ПАА гелі төмен температурада сығылады
ал жоғары температурада ісінеді, себебі Ван-дер-вальстік әрекет
температура өскенде кішірейеді. Кейбір жұмыстарда суда температура
әсерінен көлемін өзгертетін ПАА гельдері қарастырылған [35].
Биологиялық молекулалы құрылыстарда және молекулада сутектік
байланыс маңызды рөл атқарады. Полимер құрылысы сутектік байланыстың
болуына байланысты. Биологиялық молекулалар мен жүйелерде
суперструктураны түзетін негізгі фактор сутектік байланыс болып
табылады. Полимерлер арасында сутектік байланыс кооперирленеді және
біріңғай эффектісі деп аталады. ПАҚ және ПАА-тен тұратын гельдердің
көлем өзгеруі байқалды [36].
Термосезімтал материалдардың медицина мен биотехнологияда
қолданылуының негізгі себебі торының коллапсы болатын температура
диапазоны және сыртқы ортаға ортаға жүйенің жауап беруі [37]. Коллапс
кинетикасы гельдегі еріткіштің жылу берілуі мен диффузиясымен
байқалады. Термосезімтал гельдердің коллапс уақыты микропористі
гельдерге қарағанда төмен.
1.4 Термосезімталды полимер гидрогельдерінің практикалық қолданылу
аясы
Интелектуалды полимерлердің әртүрлі салада кең көлемде қолданылады.
Мысалға, медицинада (дәрілік препараттарды бөліп алу), биотехнологияда
(ақуыздар мен ферменттерді тазалау, биокатализаторларды жасауда),
мембранды технологияда (газдарды, сұйықтықтарды, микрокапсулаларды
бөлу), электроникада (сенсорлы, қабылдағыштар, оптикалық
құрастырғыштар), экологияда (экологиялық апатты аймақтарда
реабилитациялау және өндіріс қалдықтарын тазалау) [38].
Ісіну дәрежесінің тез өзгеруі және де ортаның жағдайына
бейімделуі реттегіш дәрілік заттар алуда негізгі қабілеті болып
табылады. Организмде жүретін патологиялық процестер pH, температура,
белгілі бір заттарды концентрациясының өзгеруіне әкеліп соғады [39].
Бұл патология саласында реттегіш дәрілік заттарды өндіруге мүмкіндік
береді. Ісінген гельді жүктелген дәрілік және сколлопсирленген күйге
өткізеді. Бұл күй дәрінің қоршаған ортаға бөлініп шығуына жол бермейді,
диффузия тек гель ісінген кезде болады [40].
Бүлінген торлы полимерлер ортаның pH сезімталдылығына
байланысты ас қорыту жүйесінде дәрілік заттарды спецификалық бөлуде кең
көлемде қолданылады. Коллопсирленіп тотықтырылған (метаакрил қышқылының
сополимерлері, карбоксил топты целлюлоза туындылары және т.б.)
полимермен қапталған таблеткалар асқазанда ерімейді және асқазандағы
зиянды сұйықтық (pH=1,4) әсерімен дәрілік затты қорғайды. Ішекте
(pH=6,7-7,4) қаптама еріп, дәрі қанға барып қосылады. Полимерлі қаптама
сілтілік ортада ерімейді, бірақ қышқылдық ортада (метилметаакрилат және
бутилметаакрилаттың диэтиламиноэтилметаакрилат сополимері) ериді, ол
дәрінің ащы дәмін сездіруден, сілекейде еруден қорғайды [41].
ПАА және ПВС негізіндегі жартылай өзара тігілген және өзара
тігілген торлар дәрілік заттардың белгілі мөлшерімен бөлініп шығуын
қамтамасыз етеді. Модельді дәрілік заттар ретінде кристалдық күлгін
бояғыштар мен көгілдір бромтимол қолданылды. Дәрілік заттар өзара
тігілген торларға қарағанда жартылай өзара тігілген торларда тез
бөлініп шығады, сондықан диффузия Нефиков моделі бойынша жүреді [42].
Қазіргі кезде дәрілік заттарды қадағалап бөліп алу және
бағытты тасымалдау өте маңызды мәселе болып табылады. Бұл мәселе тек
экологиялық көзқараспен шешілмеуі қажет (әдетте дәрінің 90%-ы
организмнің ауырған жеріне әсер етпейді), көптеген жоғары әффективті
препараттар дененің сау клеткаларына токсикалық қасиет қөрсетеді [43].
Көптеген жағдайда әрекеті бағыттаған препараттар полимер-тасымалдағыш
молекулалы дәрілік заттармен және молекула-векторларының
иммобилизацияланған. Олар зақымданған органға спецификалық әсер
етпейді. Бірақ мұндай жағдайда алу және компоненттерді бөліп алу
теропевтикалық қасиеті болады [44]. Бұл проблемаға Плато әріптестерімен
жаңа ұсыныс білдіріп, физиологиялық активті заттарды суда еритін
термосезімталды полимерде иммобилизациялап және локализациясының орнына
оны критикалық температурасынан жоғары қыздыруды ұсынды. Дәрілік
заттарды термобағытты тасымалдауды қолдану жоғары перспективті болып
табылады, себебі ол зақымданған аймақта температураның жоғарылауы
байқалады [45]. Бұл әдіс трипсиннің мысалында N-изопропилакриламид және
N-акрилосифтолимид пен НКТР 37,2OC-да иммобилизацияланып экперименттік
жолмен тексерілген. Фабрика қалдықтарының және иммобилизацияланған
трипсин қалдықтарын қыздыруда, бір сағатта ған трипсин қалдықтарын
қыздыруда, бір сағатта 38 OC температурада қалдықтардың еруі байқалды,
ал температурада қалдықтардың еруі байқалды, ал 36 OC температурада 15
сағат тұрсада өз қалпын өзгерткен жоқ [46]. Айтылған жұмыстағы автордың
қателігі сополимер мен оның ферменттерін бөлек бөліп алып қыздыруда.
Дәрілік заттарды бақылап тасымалдау жүйесі үшін метакрилоил-Dh-
аланиннің метил эфирі негізіндегі термосезімтал тасымалдағыш
гидрогельдер қолдану қабылданған [47]. Ол жоғары температураға
мембранды қоршау бола алады. Қоршаған ортадағы глюкозаның
концентрациясының жоғарылауына қарсы инсулин бола алатын полимерлік
жүйені эксперименттік жолмен А.Б. Топчиев РАК атындағы мұнай химия
синтезінің институтының қызметкерлері қарастырған болатын. Бұл
қарастырған полимер синтезі немесе полимер мембранасы немесе гидрогелі
глюкозаның концентрациясы жоғарылағанда тосқауыл болады және де
полимерлі инсулин комплексін немесе оның көмірсутек туындылары глюкоза
қатысында диссоциациялайды [48]. Бұл жаңадан дамып келе жатқан химияның
медикобиологиялық полимер саласы болғандықтан негізгі мәселесі
қаралмай, оның қолдану аясын зерттеу керек. Акриламидтің тігуші агент
МБАА-мен және конканавалинаның төрт молекулалы акрилоилглюкозаминмен
реакциясы нәтижесінде механикалық беріктігі жетерлік полимер гидрогелі
синтезделді [49]. Глюкоза концентрациясы 0-ден 1мгмл-ге дейін өскен
кезде 1 г құрғақ гельге салыстырғандағы алынған гельдің ісіну дәрежесі
8-ден 25-ке дейін өседі. Инсулиннің алынған полимер негізінде
мембранаға өтуі зерттелді. 3мм мембрананың инсулин арқылы өткізгіштігі
0,5 мгмл концентрациясы глюкоза қатысында 0,1-ден 5мкг (мин-см2)
өседі.
Жаңа глюкосезімтал полимерлер фенилбор қышқылының комплексі
және акриламид сополимері негізінде синтезделген. Бұндай полимерлердің
критикалық еру температурасы глюкозаның концентрациясына тәуелді
болады. Фенилбор қышқылы бар полимер гельдердің ісінуі және еруі
глюкоза концентрациясына тәуелді. Гидрофобты полимер мен тігілген
полидиметилакриламид және полидиметиламиноэтилметакрилат негізінде жаңа
амфифильді тор синтезделді. Алынған тор глюкоза мен инсулин үшін жақсы
мембрана өткізгіші ретінде қолдануға болады. Тор өлшемдері шектік
молекулалық массаға тәуелді. Тордың өлшемімен және тордың сегментімен
анықталатын глюкозаның өткізгіштігін pH ортаның өзгеруі бойынша
бақылауға болады [50].
Ортаның жағдайы өзгеруіне байланысты ақылды полимерлер бөлек фаза
құрып ақуызды бөлу және тазалау үшін қолданылады. Бүтін ақуызбен
комплекс түзе алатын бастапқы ерітіндіге құрамында лиганд бар ақылды
полимер қосады. Критикалық жағдайларда полимерлі коньюгатпен белок
екеуін ерімейтін фазаға өткізеді және оны супернатанттан бөледі. Сосын
бүтін ақуызды элюирвайтетіп немесе диссоциацияға түсіріп бөледі, ол
полимерлі коньюгатты тұнбаға түсіреді. Бұндай ақуыздарды бөлу және
тазалау процесі афинді тұндыру (affinity precipitation) деген атқа ие
болды. Афинді тұндыру жоғары спецификалық ақуыздарды қарапайым және тез
тұндыруға мүмкіндік береді, сондықтан ол басқа әдістерден ерекшеленеді
[51].
Термосезімтал ПИПАА гидрогелінің негізінде ақуыз ерітінділерін
бөлудің эффективті гель-әкстракционы әдісі жасалды. Бірақ полимер
гидрогелінің деструкциясынан көлемнің өзгеруіне байланысты бұл әдісті
өндірістік масштабта қолдану қиындау. Циклді қыздыру-салқындату
процесінде гидрогельдің ісіну дәрежесі өседі және оның бір бөлігі
еритін фазаға ауысады.
Акриламид пен 2-гидроксиэтилметакрилат сополимерлері негізіндегі
гидрогель электрикалық энергияның механикалық жұмыс ауысу қасиетімен
сипатталады. Гельдің тұру ауданы өскенде оның ісінуі байқалады.
Электрлік аймаққа салынған гель деформирленеді (катодқа қысылады),
бірақ ол есте сақтау қабілеті жақсы, ол 50 циклден кейінде өзінің
формасына келеді. Аймақтың сығу қабілеттілігі гельдің химиялық
құрылысына қарағанда параметрлермен (форма, өлшем және т.б) анықталады
[52].
Жапондық ғалымдар поливинилметил эфир, полиакриламид-2-
метилпропансульфон, поливинил спирті және полиакрил қышқылы негізіндегі
гидрогельдердің электр әсерінен қыздырылуында гельдің майысу және отыру
модельдері көрсетілген.
Жұмыста жаға торсионды құралмен биологиялық сұйықтықтың, оның ішінде
қанның pH-ын динамикалық өлшеуі көрсетілген. Ол ішкі коаксиалды цилиндр
ұяшығына оралған және қозғалысын тудыратын полиакрилонитрил гель
тәрізді жіптерінің полимерлі бұлшық еттерінің созылуына немесе
қысқартылуына негізделген .
Жапондық ғалымдар поливинилметил эфирі негізіндегі полимерлі гелін
қолдану арқылы органикалық заттарды термоқайтымды бөлу әдісі ұсынылған.
Ионогенді емес [53] ПАВ-тың әртүрлі температурадағы адсорбциясы және
десорбциясы зерттелген.
Полимерлі гидрогельдердің конформационды глобульден клубокқа тез
өзгеру қабілеті тасымалдау қасиетін өзгертетін мембрана құру үшін
қолданылады. Мұндай мембраналардың құрылу матрица құра алатын торлы
полимердің ісінуіне және ортаның жоғарылау және төмендеу қабілетінің
өзгеруіне байланысты.
Сонымен гидрофильді полимер негізіндегі зияткерлі материалдар
ғылымға қажет және ол медицина, биотехнология, жұмыстехникаларында және
тағы да басқа салаларында кеңінен қолданылады. Сондықтан зияткерлі
қасиеті бар жаңа полимерлерді зерттеу және құру қазіргі таңда маңызды
болып табылады.

1.5 Полимерлі гидрогельдердің немесе гидрофильді полимерлі
торлардың негізгі қасиеттері
Гидрофильді полимерлі торлар деп бастапқыда резеңкелерді айтатын
болған. Осы жоғарыэластикалық материалдар полимерлер ғылымының күшті
дамуына ықпал етті. Ішкімолекулалық құрылым түрғысынан резеңкелер
шынымен де тор тәрізді. Мұндай торда жеке молекулалар тура мағынасында
бір бірімен химиялық (ковалентті) байланыстар арқылы тігілген. Ең
белгілі тарихи мысал: шотландтық Макинтош жасаған плащтар (кейінне
макинтош деп аталып кетті) сапасы онша жақсы емес болатын. Матаға
сіңдірілген каучук жабысқақ болатын, кейіннен вулкандау процесі ойлап
табылғаннан кейін жағдай жақсарды.
Қазіргі күні барлық жерде қолданылып жүрген резеңке тор болып
келеді. Бүл жеке алынған макромолекулалардың жиынтығы емес, былайша
айтқанда үшөлшемді құрылымға ие біріңғай макромолекулалық жүйе.
Резеңкені вулкандайтын күкірт атомы полимерлі тізбекті бір біріне
байланыстыратын көпірдің ролін атқарады (қазіргі уақытта әдебиеттерде
макромолекулаларды бір бірімен байланыстыратын затты тігуші агент
немесе кросс-агент деп атайды). Осының нәтижесінде, каучуктен жасалған
материалдың қасиеттері едәуір жақсарған. Материал бастапқы компонентке
тән физика-химиялық қасиеттерін (мысалы, серпімділік) сақтайды, бірақ
тігудің нәтижесінде жеке молекулалар бір-бірімен берік ковалентті
байланыстармен жалғасады.
Осыған байланысты қазіргі күні қолданылып жүрген резеңкелердің
серпімділігін, негізінен беріктілігін бұрынғы уақытта табиғи каучуктан
жасалынған бұйымдардың сипаттамаларымен салыстыруға болмайды.
Полимерлердің көптеген маңызды қасиеттері гидрогельдердің тігілуі
барысында сақталады. Мысалы, полимер тізбегіне кейбір функционал
топтары бар (мысалы, карбоксил немесе амин) буындар кіретін болса, онда
бүл топтың химиялық қасиеттері тігілу барысында негізінен сақталады.
Сонымен, -СООН кышкылдық тобы мономердің немесе полимердің қүрамына
кіретіндігіне қарамастан диссоциациялануға қабілетті болып келеді. Бұл
жағдай берілген қасиетке ие жаңа полимерлерді синтездеу барысында кең
қолданылады.
Мынандай карапайым мысал келтірейік. Тігуші агенттің мөлшері тордағы
заттың жалпы үлесіне шаққанда 10 пайыздан артық болмайды. Соған
байланысты. үлгінін химиялык касиеттерін айтатын болсак, онда 90-95%
(кейде одан да көп) бастапкы полимерден тұратын жүйе ретінде
карастыруға болады.
Сондықтан полимерлі гидрогельдердің қатысында өтетін процестердің
химиясы, көп жағдайда сызықты аналогтарының қасиеттеріне үқсас болады.
Ерекшеліктері гидрогельдің жеке құрылымдық элементтерінің химиялық
касиеттерінен гөрі, химиялық компоненттерінің көлемде әртекті
таралуымен сипатталады[54].
Тұрмыста қолданылатын полимерлердің көпшілігі сумен нашар
әрекеттеседі, яғни гидрофобты болып келеді. Құбырлар, суды итеретін
плащтар, ылғал өткізбейтін қаптағыштар және т.б. осындай гидрофобты
полимерлерден жасалынады. Бірақ сумен әрекеттесетін полимерлердің де
көптеген мысалдарын келтіруге болады; оларды гидрофильді полимерлер деп
атайды. Оларға ДНҚ және РНҚ сияқты заттар, сонымен қатар көптеген
ақуыздар сияқты биологиялық макромолекулалардың көпшілігін жатқызуға
болады.
Гидрофильді синтетикалық полимерлер де болады. Оларға, мысалы,
полиакрил қышқылын жатқызуға болады. ПАҚ жуғыш заттардың негізі ретінде
колданады. Келесі белгілі мысал ретінде ПВС-ты айтуға болады. Ол
қазіргі күндері қан плазмасының алмастырғышы ретінде қолданылады.
Полимерлер ғылымының дамуына байланысты қазіргі уақытта кез келген
полимерден тор алуға болады. Сызықты полимерлерден торға өту, жоғарыда
айтып өткеніміздей, жеке құрылымдық бірліктердің физика-химиялық
касиеттеріне аз дәрежеде әсер етеді. Сондықтан, гидрофильді
макромолекулалар, тор күрамына кіргеннен кейін де гидрофильді
болатындығына таңданбауға болады. Бұл жағдай әсіресе, жүйедегі тігуші
агенттің массалық үлесі өте аз болғанда толық байқалады[55].
Валентті байланыстардың айналасындағы тербелулер өте көп
конфигурациялардың пайда болуына әкеледі де, қатаң тізбектің
практикалық тұрғыдан болуы мүмкін емес.
Торда тігуші агент өте аз болған жағдайда, онда ол тігілген
макромолекулалық шумақтардан қалыптасқан деп айтуға болады. Сыртқы
күштің әсерінен шумақтар жазыла алады (гидрофильді торларда бұл ісінуге
сәйкес келеді) және сыртқы күштің әсері тоқтағанда қайтадан жиырылады,
мұны әрқайсымыз резеңкемен жүмыс жасағанда байқағанбыз.
Макромолекулалық шумақты жазылуға мәжбүрлейтін күштер механикалық болуы
шарт емес. Мысалы, полимерлі гидрогель туралы айтатын болсақ,
макромолекулалар сумен байланыста болғанда макромолекулалар жазылуы,
үлгінің ішкі аймақтарына сүйықтың енуін қамтамасыз етеді, осының
нәтижесінде гидратация немесе сольватация процестері жүруі мүмкін.
Мүндай трактовка, ең қарапайым түжырым. Резеңкеге механикалық күш әсер
еткенде, бұл күштің белгілі бір белгіленген бағыты бар: осы бағытта
үлгі ұзарады. Ал полимер ұзарғанда белгілі бағыт жоқ. Үлгі барлық
жағына бірдей созылады. Мысалы, гидрогельден жасалған балалар ойыншығы
кішкентай балықтың көлемі тордың ішіне су енуіне байланысты тез
үлғаяды. Көп жағдайда полимерлі гидрогельдің ісіну коэффициенті кепкен
полимердің грамына 300-500 гр., сонымен бірге 1 г - 10000 г-ға дейін
ісінетін үлгілер белгілі[56].
Үлгінің ішіне енетін су мықты үсталынып тұрады. Ісінген гидрогельдің
үлгісі мөлдір қоймалжың сияқты. Егер ісіну дәрежесі үлкен болмаса
(100), онда тігілу мықты болады да мүндай механикалық өңдеуге болады –
ол бұзылмайды, ал су аз мөлшерде бөліне бастайды. Бүл жағдай
гидрогельдерге – суперсорбент деген ат берді. Классикалық мысал ретінде
қатты суды дайындауды айтуға болады: стаканға түйіршік түріндегі 1-2
грамм кепкен гидрогельді салып, су құямыз; ал бұдан кейін ақпайтын
болады.
Гидрогель судың бәрін сіңіріп алады, және стаканның ішіндегі мөлдір өте
тұтқыр массаға айналады. Айта кететін жайт, ісіну дәрежесі 100 болған
үлгіде бар 1% полимер болады. Осыған байланысты кез келген гидрогельдің
үлгісі практикалық мөлдір болады, өйткені оның 99%-ын су құрайды да,
сыну коэффициенті де соған шамалас болады.
Гидрогельдер санитарлық-гигиеналық заттар: прокладкалар,
подгузниктер, таңғыш материалдар және тағы басқа заттар ретінде кең
қолданылады. Сонымен бірге мелиорацияда, гидропоникада және т.б.
қолданылады[57].

1.6 Торлы полимерлердің полиакрил қышқылымен әрекеттесуі
ИПК түзілуіне алып келетін әр текті макромолекулалардың әрекеттесуі
соңғы он жыл бойы қарқынды зерттеу объектісі болып табылады. Қазіргі
уақытта осы мәселеге арналған жариялымдардың жеткілікті саны шықты:бұл
осы жүйелердің бірқатар өндіріс процестері, жаңа медициналық
препараттарды жасау үшін, сонымен қатар ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.