КОНФОРМАЦІЙНІ ТА ДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПОЛІМЕРІВ N, N-ДИМЕТИЛАМІНОЕТІЛМЕТАКРИЛАТУ І
Ціна:
Автори роботи:
Науковий журнал:
Рік виходу:
Текст наукової статті на тему «КОНФОРМАЦІЙНІ ТА ДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПОЛІМЕРІВ N,N-ДИМЕТИЛАМІНОЕТІЛМЕТАКРИЛАТУ І 2-ДЕОКСІ-2-МЕТАКРИЛАМІДО-D-ГЛЮКОЗИ»
КОНФОРМАЦІЙНІ ТА ДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПОЛІМЕРІВ
Інститут високомолекулярних сполук
Методами молекулярної гідродинаміки (седиментація, дифузія, віскозиметрія), поляризованої люмінесценції та подвійного променезаломлення в потоці досліджено конформаційні та релаксаційні властивості зразків кополімерів М,М-диметиламіноетилметакрилату та 2-деокси-2-метакриламі. Отримано рівняння Марка-Куна-Хаувінка та виконано оцінку довжини статистичного сегменту Куна при різних ступенях протонування аміногруп. Встановлено кореляцію між довжиною статистичного сегмента Куна та внутрішньомолекулярною рухливістю кополімерів.
Полімери на основі М,М-диметиламіно-етилметакрилату (ДМАЕМ) мають комплекс цінних властивостей, область їх застосування досить широка [1-3]. Вони використовуються як флокулянти і коагулянти, мають антимікробні, гербіцидні, фунгіцидні властивості, здатність ефективно доставляти ДНК в клітини. ДМАЕМ відновлює іони срібла та золота. Отримані у своїй нано-композиты представляють великий інтерес використання у електроніці, оптиці, каталізі [4, 5].
Відомі гомополімери, статистичні, графт-і блок-сополімери ДМАЕМ з широким колом сомономерів, зіркоподібні полімери. Разом з тим, сополімерам ДМАЕМ з вінілсаха-рідами присвячено дуже невелику кількість робіт [6—10], а кополімери ДМАЕМ з одним з найбільш вивченихвінілсахаридів 2-деокси-2-метакриламідо-Е-глюкози (МАГ) описані тільки в роботах [8-10]. У роботі [10] виявлено здатність кополімерів ДМАЕМ-МАГ при
кімнатній температурі не тільки у водних розчинах відновлювати іони срібла і стабілізувати нанодисперсії Л§0, що утворюються, а й прискорювати процес відновлення в порівнянні з гомополімерами ДМАЕМ, МАГ та їх сумішами.
Сополімери ДМАЕМ-МАГ синтезували за методикою, описаною в роботах [8, 9]:
Роботу виконано за фінансової підтримки українського фонду фундаментальних досліджень (код проекту 1203-00687) та Програми фундаментальних досліджень № 24 Президії РАН.
Зміст ланок ДМАЭМ знаходили методом потенціометричного титрування водного розчину сополімеру 0.1 М №С1. Склад досліджує
Таблиця 1. Гідродинамічні характеристики та інкремент показника заломлення кополімерів ДМАЕМ-МАГ у різних розчинниках
Зразок, ДМАЕМ, s, од. Сведберга D х 107, см2/с MsD х 10-3, г/моль Z х 1010, ерг/К dn/dc, см3/г [П] х 10-2, см3/г
№ мовляв. % 0.1 M HCl + 0.1 M NaCl/вода 0.1 M LiCl/ ДМСО 0.1 М№^04/вода
1 47 3.1 6.6 46 208 4.4 0.131 0.20 0.15 0.095
2 70 2.8 5.6 49 232 3.9 0.127 0.22
3 52 2.9 5.1 57 258 3.9 0.139 0.24 - 0.094
4 44 3.8 4.5 83 372 4.1 0.122 0.28 0.23 0.16
5 61 4.4 3.1 141 658 3.8 0.124 0.40
6 44 4.8 3.8 126 563 4.7 0.131 0.46 0.39 0.20
7 73 3.6 3.4 104 500 3.9 0.139 0.46 - 0.20
8 52 4.9 2.8 176 801 4.2 0.134 0.60 0.43 0.28
9 64 4.4 1.5 293 1380 3.4 0.133 1.21 0.64 0.39
дованих кополімерів наведено в табл. 1. Люмі-несцентно мічені кополімери ДМАЕМ-МАГ, що містять мітку антраценової структури, отримували за методикою [11]. Кількість міток не перевищувала 0.2 мовляв. %.
Молекулярні гідродинамічні та оптичні характеристики кополімерів у розведених розчинах визначали методами седиментаційно-дифузійного аналізу, віскозиметрії, подвійного променезаломлення та поляризованої люмінесценції. В роботі використовували наступні розчинники: (0.1 М HCl + 0.1 М СО/вода, рН
1.0; в даному розчиннику ланки ДМАЕМ заряджені, а NaCl пригнічує поліелектролітний ефект; 0.1 М Na^O^/вода, ланки ДМАЕМ депротоновані, рН 8.0; 0.1 M LiCl/ДМСО, ланки ДМАЕМ депротоновані.
Характеристичну в'язкість [п] вимірювали за стандартною методикою в капілярному віскозиметрі Оствальда.
Розрахунок молекулярної маси. ММ зразків розраховували за коефіцієнтами дифузії D і седиментації s, виміряним (0.1 M HCl + 0.1 M №0)/вода при температурі 24.0°С. Для цього використовували формулу Сведберга MsD = (s/D)RT/(1 - vр0), де R і Tмають звичайний зміст, (1 - vр0) - фактор плавучості, щільність розчинника р0 = = 1.0 г/см3, в'язкість По = 0.95 х 10-2 П.
Вимірювання коефіцієнтів дифузії D та седиментації s виконували на експериментальних установках, оснащених поляризаційно-інтерферометричними приставками. Їх опис можна знайти у роботах [12-14]. Поляризаційно-інтерференційна оптика, встановлена на ультрацентрифузі та дифузометрі, дозволила
Питомий парціальний обсяг V (відповідно і фактори плавучості) визначали для двох зразків 1 і 9, що відрізняються за складом, вони відповідно дорівнюють (0.75 ± 0.01) см3/г та (0.74 ± 0.01) см3/г. Вимірювання виконували в (0.1 М HO + 0.1 М Ша)/вода в інтервалі концентрацій (0.4-1.5) х 10-2 г/см3. Для фактора плавучості (1 - v р0) прийнято значення 0.254.
Подвійне променезаломлення в потоці. ДЛП досліджували в області концентрацій з
2 г/см3 за стандартною методикою, детальноописаної у роботах [12, 13, 15]. Оптичний коефіцієнт зсуву розчиненого полімеру (Дя/Дт)р обчислювали за співвідношенням (Дп/Дт)р = = (Дпр — Дя0)/[£(п — П0)], де Дпр — подвійне променезаломлення, що спостерігається для розчинів і розчинника (Дп0) , g - градієнт швидкості потоку, П і п0 - в'язкість розчину та розчинника відповідно.
Визначення наносекундних часів релаксації. Часи релаксації, що характеризують на-носекундну внутрішньомолекулярну рухливість (ВМП) полімерних ланцюгів твмп, визначали методом поляризованої люмінесценції за допомогою співвідношення
Твмп = (1/Po' + 1/3)3Тфл/(1/Р - 1/Po'),
де Р і Тфл - поляризація люмінесценції та тривалість люмінесцентного світіння розчину
lg D + 7 lg^s) + 16
Мал. 1. Залежності D (1) і Mo s (2) від ступеня полімеризації Z (0.1 M HCl + 0.1 M Шаувода).
Мал. 2. Залежність М0[г] від Zв (0.1 M HCl + 0.1 M Шаувода (1), 0.1 M LiCl/ДМСО (2) та 0.1 М Ма^О^вода (3).
полімеру з ковалентно приєднаними антра-ціновмісними люмінесцентними мітками,
P0' - параметр, що характеризує амплітуду високочастотних рухів антраценової групи в бічній ланцюзі полімеру. Вимірювання Р проводили на установці, схема якої описана в роботі [16], суміщеною з персональним комп'ютером для автоматичної реєстрації та обробки
експериментальні дані. Параметр 1/P0' отримували екстраполяцією лінійної ділянки залежності 1/Р(Т/ц) до Т/ц = 0 (Т - температура розчину, ц - в'язкість розчинника). Величину Т/ц варіювали за рахунок зміни в'язкості розчинника додаванням в'язкої компоненти (сахарози у водний розчин). Похибка вимірювань твмп не перевищує 10%.
Тривалість люмінесценції ТФЛ вимірювали в імпульсному режимі на спектрофотометрі люмінесцентного LS-100 (фірма PTI, Канада).Концентрація кополімеру в розчині 0.1-0.3 мг/мл.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Коефіцієнти поступальної дифузії D, швидкісної седиментації.
На рис. 1 та 2 у логарифмічних координатах
представлені залежності D та M0-1s від ступеня полімеризації Zв (0.1 M HCl + 0.1 M ШС^/вода (рис.1), а також залежності М0[ц] від Z (рис. 2) для тих же зразків кополімеру в розчинниках
як містять протонуючі добавки (0.1 M HCl + 0.1 M Шаувода (пряма 1), так і без них - 0.1 M LiCl/ДМСО і 0.1М Ш^О4/вода (прямі 2 і 3 відповідно). побудови, визначали з урахуванням складу кополімеру та навколишнього середовища при М0 = 157, 193 і 247 для ДМАЕМ, ДМАЕМ ■ HCl і МАГ відповідно.
Експериментальні точки добре лягають на прямолінійні залежності, незважаючи на відмінність зразків кополімеру за складом. Це пояснюється тим, що полі-М,М-диметиламіноетил-метакрилат (ПДМАЕМ) та полі-2-деокси-2-ме-такриламідо-Е-глюкоза (ПМАГ) мають близькі параметри рівноважної жорсткості [17, 18]. Відповідно до правила адитивності гнучкостей [12] очікується, що рівноважна жорсткість досліджених зразків кополімеру буде близька до рівноважної жорсткості складових його компонентів.
Відповідні рівняння Марка-Куна-Хаувінка:
D = (2.7 ± 0.2) х 10-5Z-0J° ±006, см2/с (0.1M HCl + 0.1M NaCO/вода M0-1s0 = (2.7 ± 0.2) х 10-16Z°30 ±0 05, од. Сведберга (2)
М0[ц] = (39.4 ± 1.0) х Z0 М0[ц] = (50.7 ± 2.0) х Z0
М0[ц] = (31.5 ± 1.0) х Z076 ± 006, см3/г (0.1 M Na2SO4/вода) Показники ступеня рівнянь для D та М0[ц] в (0.1 M HCl+ 0.1 M NaCO/вода (рівняння (1) і (3)) більше 0.5, що вказує на негаусовість
ланцюгів макромолекул, яка може бути викликана як термодинамічних властивостей розчинника, так і електростатичною взаємодією протонованих амінних груп.
У протонуючому розчиннику (0.
Для подальшого читання статті необхідно придбати повний текст. Статті надсилаються у форматіPDFна вказану при оплаті пошту. Термін доставки становитьменше 10 хвилин. Вартість однієї статті -150 рублів.
Подібні наукові роботи на тему «Фізика»
ГУБАРІВ А.С., ЄВЛАМПІЄВА Н.П., ЛЕВІТ М.Л., НАЗАРОВА О.В., ОКРУГІН Б.М., ПАНАРІН Є.Ф., РЮМЦЕВ Є.І. - 2014 р.
АНАНЬЄВА Т.Д., ІМАНБАЄВ Р.Т., ЛЕВІТ М.Л., НАЗАРОВА О.В., НЕКРАСОВА Т.М., НІКИТИЧОВА А.А., ПАНАРІН Є.Ф., ПАУТОВ В.Д. - 2013 р.
БІЛЬНИКЕВИЧ Н.Г., ДОБРОДУМОВ А.В., ЛЕВІТ М.Л., НАЗАРОВА О.В., НЕКРАСОВА Т.М., ПАНАРІН Є.Ф. - 2009 р.
АЛЯБ'ЄВА В.П., АНДРЄЄВА Л.М., БІЛІБІН А.Ю., БУШИН С.В., ГІРБАСОВА Н.В., ІВАНОВА В.О., ЛЕБЄДЄВА Є.В., МАТВЄЄВА Н.Г., СТРІЛІНА І .А., КВІТКОВ Н.В. - 2010 р.