Anna A. Ezhova

Полимерные микросферы с глицидокси-группами на поверхности могут быть использованы в качестве носителей биолигандов в диагностических тест-системах. Однако возможность синтеза агрегативно устойчивых функциональных полимерных микросфер в широком диапазоне диаметров является актуальной проблемой современной полимерной химии. Данная статья посвящена систематическим исследованиям кинетических закономерностей полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии кремнийорганического ПАВ с концевыми глицидокси-группами – α,ω бис[3 глицидоксипроопил]-полидиметилсилоксана, ПДМС(СНОСН₂). В статье показано влияние объемного соотношения фаз, концентрации инициатора, ПАВ, температуры синтеза и рН исходной среды на свойства полимерных суспензий (их агрегативную устойчивость, монодисперсность, диаметр частиц). Исследовано формирование полимерно-мономерных частиц в процессе полимеризации и показано, что полимерные суспензии сохраняют высокую агрегативную устойчивость с ранних конверсий мономера, а диаметр частиц изменяется до 30% конверсии мономера. Благодаря высокой поверхностной активности используемого кремнийорганического ПАВ и его несовместимости с образующимся полимером, одностадийным синтезом были получены агрегативно устойчивые функциональные полимерные суспензии с диаметрами от 0,09 до 1,1 мкм. Исследования степени гидратации полимерных микросфер показали, что наличие на их поверхности функциональных глицидокси-групп обеспечивает образование гидратной оболочки, которая увеличивает стабильность полимерных частиц, а также позволяет использовать полученные микросферы в качестве носителей биолигандов. Таким образом, использование нерастворимых в воде кремнийорганических ПАВ в качестве стабилизаторов гетерофазной полимеризации виниловых мономеров позволяет синтезировать агрегативно устойчивые функциональные полимерные суспензии в широком интервале диаметров. Использование кремнийорганических ПАВ с различными функциональными группами расширяет ассортимент функциональных полимерных микросфер, используемых в различных областях деятельности. Для цитирования: Грицкова И.А., Ежова А.А., Гусев С.А., Лобанова Н.А., Чвалун С.Н. Синтез и свойства полимерных суспензий, полученных гетерофазной полимеризацией в присутствии α,ω–бис[3-глицидоксипропил]-полидиметилсилоксана. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 4. С. 43-51. DOI: 10.6060/ivkkt.20236604.6741.

The article presents data on the study of the polymerization temperature effect on the properties of polymer suspensions (particle diameter, particle size distribution and aggregate stability) obtained in the presence of water-insoluble organosilicon surfactants. The effect of temperature was studied during heterophase polymerization of styrene and methyl methacrylate in the presence of organosilicon surfactants of various structures with terminal amino and glycidoxy groups (alpha, omega-bis (trimethylsiloxy-oligodimethylmethyl (3-aminopropyl) siloxane (PMADMS(1)) and alpha, omega-bis [3-glycidoxypropyll poly-dimethylsiloxane (PDMS (CHOCH2)). Polymerization was carried out in different temperature conditions. The dependence of the polymerization rate and particle diameter on the synthesis temperature was revealed. With increasing temperature, the rate increases, and the particle diameter decreases (from 1.1 mu m to 0.4 mu m). It was shown that the activation energy of styrene polymerization in the presence of organosilicon surfactants of various structures is 25.4 and 33.4 J/mol, which is close to the values usually observed during radical heterophase polymerization. A decrease in the polymerization temperature leads to an increase in the induction period on the conversion/time kinetic curves. A detailed study of the initial stage of polymerization of methyl methacrylate at different temperatures showed that the particle diameter is determined at the initial stage of polymerization and depends significantly on the temperature of the process. In the case of the synthesis of polymer suspensions at a constant temperature throughout the entire polymerization process, the temperature value does not significantly affect the aggregate stability of the obtained polymer particles. In this case, the aggregate stability of polymer suspensions is influenced by the rate of an interfacial adsorption layer formation from molecules of an organosilicon surfactant and polymer, which is formed at the initial stage of the polymerization process.

The polymerization of styrene in the presence of an organosilicon comb-shaped surfactant, α,ω‑bis(trimethylsiloxy)-oligodimethylmethyl-(10-carboxydecyl)siloxane, is studied. The reaction yields aggregatively stable polystyrene suspensions with a polymer content of up to 50%, a high surface concentration of carboxyl groups, and a particle diameter of up to 2.2 μm. A comparative analysis of the kinetic regularities of polymerization and the properties of polymer suspensions in the presence of the comblike, dimeric, and linear surfactants is carried out.

The behavior of organosilicon surfactants of different structure in model systems—Langmuir films—at the water/air interface is studied. It is shown that, under the compression of Langmuir...