РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ І МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ
В роботі були використані наступні пари хімічно комплементарних макромолекул, а також дво- і трикомпонентні полімер-колоїдні системи:
* полівініловий спирт і поліакриламід (ПВС+ПАА);
* 1:1 кополімер стиролу з малеїновою кислотою і поліетиленоксид (КСМК+ПЕО);
* двокомпонентні полімер-колоїдні системи на основі відповідних полімерів та моно- чи полідисперсного кремнезему (SiO2): SiO2+ПВС, SiO2+ПАА, SiO2+КСМК, SiO2+ПЕО;
* трикомпонентні полімер-колоїдні системи на основі інтермолекулярних полікомплексів та моно- чи полідисперсного кремнезему: SiO2+ПВС+ПАА та SiO2+КСМК+ПЕО.
Вибір компонентів обумовлений тим, що визначальним типом взаємодій в кожній парі полімерів чи полімерів з колоїдними частинками є водневі зв'язки.
Для визначення флокулюючої здатності сумішей хімічно комплементарних полімерів ПВС+ПАА та КСМК+ПЕО досліджували також модельні дво- та трикомпонентні полімер-колоїдні системи за участю полідисперсного каоліну та багатокомпонентні дисперсії на основі природної води річок Десни та Дніпра, коагулянту - сульфату алюмінію та флокулянтів Unicomflocinter, створених на базі ІнтерПК (ПВС+ПАА).
2.1. Характеристики індивідуальних полімерів та дисперсних частинок
Для встановлення впливу молекулярних параметрів полімерів на будову і властивості інтермолекулярних полікомплексів в роботі використовували декілька зразків кожного полімеру.
Поліакриламід. 3 зразки ПАА відрізнялись ММ і вмістом гідролізованих акриламідних ланок (табл. 2.1.1). ПАА1 фракціонували, висаджуючи з водних розчинів ацетоном, відбирали високомолекулярну фракцію, знову розчиняли у воді і ліофільно сушили. Зразки ПАА2 та ПАА3 синтезували в лабораторії методом радикальної полімеризації акриламіду з використанням як ініціатора солі Се (IV), переосаджували ацетоном і ліофільно сушили.
Таблиця 2.1.1
Молекулярні параметри ПАА
ПолімерДержава-виробникФірмаМv?10-6a 1),
%ПАА1
ПАА2
ПАА3Україна
-"Оріана"
-2,72
4,40
0,0311
11)ступінь гідролізу акриламідних ланок
Молекулярну масу ПАА визначали методом капілярної віскозиметрії при 303 К в 0,1н розчині NaNO3 і розраховували за формулою [106]:
[?] = 3,73·10-4·0,66 , (2.1.1)
де [?] виражена в 100 см3·г-1. Ступінь гідролізу акриламідних ланок визначали методом потенціометричного титрування розчину полімеру та дейонізованої води лугом і за розрахунком кривих поглинання гідроксил - йонів [107].
Полівініловий спирт. Характеристики трьох використаних зразків ПВС представлені в табл. 2.1.2.
Таблиця 2.1.2
Молекулярні параметри ПВС
ПолімерДержава-виробникФірмаМv?10-6b 1),
%ПВС1
ПВС2
ПВС3Японія
Швеція
Росія -
"Serva"
м. Охтинськ0,04
0,08
0,1233
13
31 1) вміст ацетатних груп в ланцюгах ПВС.
Кількість залишкових ацетатних груп розраховували за відомою методикою [108].
Кополімер стиролу з малеїновою кислотою (КСМК) одержували шляхом гідролізу 1:1 кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом (КСМА), який було синтезовано на ВАТ "Київський завод РІАП". Вузьку фракцію кополімеру (КСМК2 в табл. 2.1.3) отримували фракціонуванням ацетонового розчину КСМА добавками бензолу з подальшим гідролізом виділеної фракції. ММ нефракціонованих і фракціонованих зразків КСМА визначали віскозіметричним методом при 303 К у тетрагідрофурані за співвідношенням [109]:
[?] = 5,07·10-5·0,81 (2.1.2)
де [?] виражена в 100 см3·г-1.
Таблиця 2.1.3
Молекулярні параметри КСМК
ПолімерДержава-виробник Фірма чи маркаКСМК1
КСМК2 Україна
Україна"РІАП"
"РІАП"2,34
2,18
Поліетиленоксид. Характеристики зразків ПЕО, які були використані у роботі, представлені в таблиці 2.1.4:
Таблиця 2.1.4
Молекулярні параметри зразків ПЕО
ПолімерДержава-виробник Фірма чи маркаПЕО1
ПЕО2
ПЕО3
ПЕО4Німеччина
США
США
США "Merk"
"WSR-701"
"WSR-701"
"WSR-701"0,40
1,49
2,10
6,08
ММ зразків ПЕО 2-4 визначали віскозиметричним методом при 298 К у дейонізованій воді, використовуючи співвідношення [110]:
[?] = 1,03·10-4·0,78 , (2.1.3)
де [?] виражена в 100 см3·г-1. Оскільки ПЕО на повітрі навіть у твердому стані схильний до окислювальної деструкції, всі зразки зберігали в вакуум-ексікаторі над
СаCl2. Зразок ПЕО1 був хроматографічно чистий; його ММ окремо не визначали.
Аеросил. В роботі було використано 2 зразки аеросилу: аеросил SiO21 фірми "Оріана" (Україна) та аеросил SiO22 марки "Хайсил" з питомою поверхнею S=1,75·105 м2·кг-1.
2.2. Особливості приготування розчинів полімерів, полікомплексів та полімер-колоїдних систем
Для приготування розчинів полімерів використовували дейонізовану воду з питомою електропровідністю 1·10-7 ом-1см-1, яку отримували на йонообмінній колонці з дистильованої води. Катіонітом була смола КУ-2 чи КУ-2-8, а аніонітом - смола АВ-17. Концентровані водні розчини полімерів готували безпосередньо перед кожною серією експериментів, зберігали їх у холодильнику, а розведення робили за добу до вимірювань для досягнення термодинамічної рівноваги.
ІнтерПК готували змішуванням водних розчинів індивідуальних полімерів протягом 60 хв. Взаємодію в дво- та трикомпонентних полімер-колоїдних системах за участю КСМК і ПЕО вивчали як у водних розчинах, так і в присутності добавок низькомолекулярного електроліту - хлориду натрію (NaCl) марки "хч". Необхідна концентрація NaCl створювалась у розчині кожного компоненту до їх змішування. Розбавлення розчинів проводили 0,01н NaCl.
2.3. Визначення в'язкісних характеристик полімерів, а також полімерних і полімер-колоїдних систем
Для одержання в'язкісних характеристик використовували метод капілярної віскозиметрії [111]. Віскозиметр типу
- Київ+380960830922