«Формирование профессиональных компетенций бакалавра при изучении реакции получения гидрогеля на основе акриламида» - Дипломная работа

Содержание

Список сокращений….

Введение….

I. Литературный обзор…

1.1 Водорастворимые полимеры акриламида….

1.2 Получение полимеров акриламида…

1.3 Механизм полимеризации акриламида…

1.4 Химические свойства полиакриламида….

1.5 Применение полимеров акриламида….

1.6 Механизм и основные виды полимеризации ДАДМАХ….

1.7 Кинетика полимеризации N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида при глубоких степенях превращения….

1.8 Разработка технологии синтеза поли-N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида…

1.9 Двухстадийный способ полимеризации ДАДМАХ в водном растворе….

1.10 Полимеризация ДАДМАХ в тонком слое….

1.11 Суспензионная полимеризация ДАДМАХ….

1.12 Радиационная полимеризация ДАДМАХ…

1.13 Оптимизация полимеризационного процесса…

Заключение по литературному обзору…

II Экспериментальная часть….

2.1 Характеристика исходных веществ и реагентов….

2.2 Методы исследования….

2.2.1 Весовой метод исследования сорбции и десорбции воды….

2.3 Методика эксперимента….

2.3.1 Методика синтеза высоконабухающих гидрогелей на основе АА и ДАДМАХ….

2.3.2 Методика изучения динамики абсорбции и десорбции воды гидрогелем…

III Результаты и их обсуждения….

3.1. Методическая часть…

3.1.1 Методические рекомендации по использованию результатов работы в курсе химии высокомолекулярных соединений….

3.1.2 Разработка методической части…

3.1.3 Заключение по методической части….

Вывод…

Литература….

Приложение 1

Приложение 2

Введение

В последние годы интенсивно развиваются исследования посвященные производству водонерастворимых полимеров с высокой водопоглощающей способностью – гидрогелей [1]. Они нашли широкое применение в различных областях народного хозяйства, здравоохранения, науки и техники. В частности, они используются для производства губчатых материалов, в качестве носителей лекарственных препаратов с пролонгированным действием, для производства предметов санитарно-гигиенического назначения, служат осушителями сильно обводненных нефтей [2]. В сельском хозяйстве гидрогели применяются для удержания влаги на песчаных и засушливых почвах, а также в других областях народного хозяйства [3].

В данной работе ставится актуальная проблема современности, а именно новый подход к решению задачи водоснабжения с применением гидрогелей. Вопрос водоснабжения для регионов, где используется орошаемое земледелие, является актуальным.

Известные методы получения гидрогелей требуют применения сложного оборудования, использования дорогостоящих исходных веществ, высоких температур, контроля и корректировки рН среды[4].

Данная работа посвящена развитию другого подхода, как к синтезу, так и к свойствам, предъявляемым к полученным соединениям. В разработанном методе используются дешевые, доступные исходные вещества – АА и ДАДМАХ. Метод прост в исполнении, исключает применение дорогостоящего оборудования, технологичен.

Цель работы является, разработка технологичного, дешевого способа синтеза высоконабухающих гидрогелей на основе АА и ДАДМАХ в присутствии водного раствора персульфата аммония в качестве инициатора реакции полимеризации.

Научная новизна:

Впервые разработан дешевый, перспективный способ синтеза гидрогелей, обладающих высокой водопоглощающей и медленной десорбирующей способностью, заключающийся в упрощении технологии и сокращении времени синтеза, с использованием доступных исходных веществ.

Выдержка из текста работы

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Водорастворимые полимеры акриламида

В настоящее время широко применяются водорастворимые полимеры на основе акриламида (АА) которые объединены общим названием \"полиакриламиды\". В эту группу входят полиакриламид (ПАА) - неионогенный полимер его анионные производные, например, частично гидролизованный ПАА и катионные производные, например поливиниламин а также сополимеры АА с различными ионогенными и неионогенными мономерами. Полимеры и сополимеры с разной молекулярной массой (ММ), молекулярно-массовым распределением, химическим составом и распределением звеньев исходных мономеров вдоль цепи, линейные, разветвленные и сшитые имеют разное функциональное назначение и различные области применения[5].

Впервые АА был получен в 1893 году, однако освоение промышленного производства началось только в начале 50-х годов нашего столетия, что сдерживалось плохой сырьевой базой. Способность АА полимеризоваться в присутствии радикальных инициаторов и подходящие для многих целей свойства обеспечили быстрое налаживание и расширение производства полимеров. Первоначально эти полимеры применяли в качестве флокулянтов для осаждения и фильтрации шлама фосфоритов в технологии обработки урановых руд и прочностных добавок для бумаги, а в дальнейшем стали широко использовать в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине в качестве флокулянтов, загустителей, адгезивов, смазок, структурообразователей, пленкообразователей. Несмотря на важные мирные профессии полимеров АА, их использование в оборонной промышленности значительно ограничило доступность научной информации, поэтому до начала 70-х годов в литературе отсутствовали сведения о технологии производства полимеров. В последние годы наряду с улучшением сырьевой базы создана научная основа для направленной разработки полимеров с заданными свойствами, разработаны перспективные методы синтеза полимеров - полимеризация и сополимеризация АА в концентрированных водных растворах и дисперсиях, получили развитие методы химической модификации полимеров. В настоящее время полимеры АА производят крупные фирмы США, Японии и развитых стран Европы. Они являются основными поставщиками полимеров на мировой рынок, а в России, Китае и ЮАР полимеры производят для внутреннего потребления. Производство полимеров АА продолжает неуклонно возрастать и к концу века достигнет 400 тыс. т в год. Однако темпы роста производства не удовлетворяют потребностей, которые ежегодно возрастают на 8-10%. Поэтому актуальны разработка новых и совершенствование существующих перспективных методов синтеза ПАА, его производных и сополимеров АА [5,6].

Заключение

1. Разработан способ синтеза водопоглощающих гидрогелей на основе акриламида и диаллилдиметиламмонийхлорида, в присутствии инициатора персульфата аммония. Способ отличается от существующих аналогов дешевизной, упрощенной технологией и высокой набухающей способностью синтезированных гелей.

2. Показана возможность использования ДАДМАХ в качестве сополимера в реакции полимеризации акриламида и диаллилдиметиламмонийхлорида, инициированной персульфатом аммония, и его положительное влияние на водопоглощающие свойства полученных гидрогелей.

3. Обнаружено, влияние избытка ДАДМАХ на набухающие свойства гидрогелей. Гели, синтезированные с избытком ДАДМАХ, по отношению к АА, получаются с лучшими качествами.

4. Установлена зависимость размера частиц геля и набухаемости от концентрации ПСА.

5. Изучение динамики абсорбции, десорбции воды гелями во времени и цикличность их работы показали их высокое качество.

Список литературы

1. Коршак В.В. Полимеры из полимеров // Наука и жизнь.1981. № 1 – с.62

2. Панарин Е.Ф. Полимерные лекарства // Наука в Росси.1980. № 8 – с.18.

3. Филиппова О.Е. «Умные» полимерные гидрогели // Природа. 2005.№ 8 – с.11.

4. Платэ Н.А.,Валуев Л.И. Химия медико-биологических полимеров// Природа. 1981. № 6 – с.24.

5. Николаев А.Ф., Охрименко Г.И. Водорастворимые полимеры. – Л.: Химия, 1979. – 61 с.

6. Halverson F., Panzer H.P. // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 3rd ed. N.Y.: Wiley, 1980. Vol. 10. P. 489.

7. Полиакриламид. / Под ред. В.Ф. Куренкова. М.: Химия, 1992. с.192

8. Kurenkov V.F., Myagchenkov V.A. // Polymeric Materials Encyclopedia. Boca Raton (Fla): CRC Press Inc., 1996. Vol. 1.

9. Kurenkov V.F. in: Handbook of Engineering Polymeric Materials. Ch.3. Morganville, N.J.: Marcel Dekker, 1997. P. 61-72.

10. Основы химии полимеров./ Под ред. В.Н. Кулезнева. М.:1977

11. h**t://w*w.specialchem4polymers.com

12. Абрамова Л.И., Байдуков Т.А., Гаспарян Э.П. Полиакриламид. М.: Химия, 1992.

13. Лопатин В.В., Аскадский А.А., Перегудов А.С., Берестнев В.А., Шехтер А.Б. // Высокомолекулярные соединения. А. 2004. Т. 46. № 12.

14. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб. для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 368 с.

15. h**t://w*w.xumuk.r*/encyklopedia/2/3521.html

16. Оудиан Дж. Основы химии полимеров. – М.: Мир, 1974. – 614 с.

17. Усачева Т.С. Общая химическая технология полимеров. Ч.2. Основы технологии синтеза полимеризационных полимеров. – Иваново: ГОУ ВПО Иван. гос. Хим.-технол. Ун-т, 2006. – 60 с.

18. Кабанов В.А., Топчиев Д.А. Полимеризация ионизирующихся мономеров. – М.: 1975.

19. Бикашева Г.Т.,Мартыненко А. И. Полимерные амины: синтез мономеров, полимеризация и пути использования в народном хозяйстве. – М.: 1980. –

с. 114.

20. Гладышев Г.П., Попов В.А. Радикальная полимеризация при глубоких степенях превращения. – М.: Наука, 1974. – 244 с.

21. Багдасарьян Х.С. Теория радикальной полимеризации. – М.: Наука, 1966. – 300 с.

22. Бэмфорд К., Барб У., Дженкинс А., Оньон П. Кинетика радикальной полимеризации виниловых соединений. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. – 304 с.

23. Смирнов Б.Р. Обратимое ингибирование радикальной полимеризации. // Высокомолекулярные соединения – 1990. – Т. 32, № 3. – С. 583-589

24. Рашидова С.Т., Аскаров К.А., Толмачева Г.М., Аширова В.Э. и др. Способ получения полиакриламидного гидрогеля. Патент США №4473689, кл. С 08 F 20/56, опублик. 1979.

25. Энциклопедия полимеров. – М.: Советская энциклопедия, 1974. – Т. 2. – С. 787-792.

26. Сюдзо Я., Тосихидэ Н., Коити Т. Гидрогели // К.к. Курарэ. – Япон. заявка, кл. 25(1)С138, (С 08 L 29/04), № 51-11256. – Заявл. 26.03.75, опубл. 1.10.76. (цитировано по РЖХим, 1978, 7Т487П).

27. Кабанов В.А., Топчиев Д.А. Полимеризация ионизирующихся мономеров. – М.: Наука, 1975. – 293 с.

28. Арулин В.И., Ефимов Л.И. Термографический метод исследования кинетики полимеризации в условиях близких к изотермическим. – М.: Наука, 1970. – 74 с.

29. Топчиев Д.А., Мартыненко А.И. Разработка научных основ синтеза, технологии и организация промышленного производства водорастворимых катионных полиэлектролитов. – М.: Академия наук СССР, 1990. – 93 с.

30. Бабаев Н.А., Мартыненко А.И. // Тезисы V Международный микросимпозиум «Радикальная полимеризация», 4-9 июня, Уфа – 1984. – с. 22

31. Баталов Э.М., Кузнецова С.И., Карасев В.Е. // Тезисы V Международный микросимпозиум «Радикальная полимеризация», 4-9 июня, Уфа – 1984. – с. 89

32. Шаванов С.С., Шурупов Е.В., Расулев З.Г. // Тезисы Республиканской научной конференции: к 275-летию М.В. Ломоносова, Уфа – 1986. – с. 66

33. Топчиев Д.А., Малкандуев Ю.А. Катионные полиэлектролиты: получение, свойства, применение. – М.: Наука, 2004. –89 с.

34. Шурупов Е.В., Шаванов С.С., Расулев З.Г. // Тезисы Всесоюзного Совещания по хим. реактивам, Уфа – 1985. – с. 202

35. Халиков Р.М., Борисов И.М., Шарипов Р.А. Особенности антиоксидантной стабилизации наномолекулярных структур. //Вестник БГПУ им. М. Акмуллы. 2008. №2 (17). – с.75

36. Халиков Р.М., Борисов И.М., Егоров В.А.Влияние концентрации сшивающего реагента на размер нанопор полиакриламидного геля.//Вестник БГПУ им. М. Акмуллы. 2011. №1 (24). – с.59