Процессы комплексообразования неионных полимеров с полиакриловой кислотой в водных растворах

  • Erengaip Shaikhutdinov Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • Zharylkasyn Abilov Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • Grigoriy Mun Казахский национальный университет им. аль-Фараби
DOI: https://doi.org/10.15328/chemb_2012_261-72
Ключевые слова: интерполимерные комплексы, комплексообразование, неинные полимеры, поликарбоновые кислоты, люминесцентная спектроскопия

Аннотация

В обзоре систематизированы и обобщены результаты фундаментальных исследований в области межмакромолекулярных реакций и интерполимерных комплексов (ИПК), проводимых авторами с сотр. в течение последних 20 лет. Выявлен ряд фундаментальных закономерностей по влиянию факторов различной природы (рН, ионная сила, температура, гидрофильно-гидрофобный баланс макроцепи и т.п.) на процесс комплексообразования неинных полимеров с поликарбоновыми кислотами в водных растворах. В качестве количественного критерия комплексообразующей способности полимеров использована критическая величина рН комплексообразования (рНкрит). Показано, что все системы можно в зависимости от значения рНкрит подразделить на два класса – сильнокомплексующие и слабовзаимодействующие. Методом люминесцентной спектроскопии установлено существование двух типов рНКрит, определяющих области формирования обычных ИПК и гидрофильных межмакромолеккулярных ассоциатов.

Литература

  1. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Интерполимерные комплексы. - Алма-Ата: Наука, 1977. - 264 с.
  2. Кабанов В.А., Паписов И.М. Комплексообразование между комплементарными синтетическими полимерами и олигомерами в разбавленных растворах // Высокомолек. соед. 1979. - Т.21, № 2. - С.244.
  3. Bekturov E.A., Bimendina L.A. Interpolymer complexes // Adv. Polym. Sci.- 1981. - Vol.41. - P.99.
  4. Tsuchida E., Abe K. Interactions between macromolecules in solution and intermacromolecular complexes // Adv. Polym. Sci.- 1982. –Vol. 45.- P.1.
  5. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Критические явления при образовании интерполимерных комплексов // Вестн. АН КазССР.- 1989. - № 10. - С.43-47.
  6. Ikawa T., Abe K., Honda K., Tsuchida E. Interpolymer complex between poly (ethylene oxide) and poly(carboxylic acid) // J. Polym. Sci.: Polym. Chem. Ed.- 1975.- V.13, № 7 - P.1505-1514.
  7. Baranovsky V., Petrova T., Rashkov I. Complex formation between poly(methacrylic acid) and poly (propylene glycol) in aqueous solutions // Eur. Polym. J. -1991. - Vol.27. - P. 1045.
  8. Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V. Interpolymer Complexes of Poly(glycol vinyl ethers) and Related Composite Materials (Review) // Polymer Sci.- 2001.- Vol.43, №3. - P.146-155.
  9. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Bitekenova A.B. Effect of copolymer composition on interpolymer complex formation of (co) poly (vinil ether) s with poly (acrylic acid) in aqueous and organic solutions // Macromol. Rapid Commun.-2000.-Vol.21.7.-P.381-384.
  10. Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V., Mangazbaeva R.A. Complex formation of methylcellulose with poly(acrylic acid) // Polym. Int.- 2000.- Vol.49.- P. 867-870.
  11. Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Mun G.A., Bitekenova A.B. Complexation of Poly(acrylic acid) with Poly(vinyl methyl ether) in the Presence of Inorganic Salts and Lidocaine Hydrochloride // Polymer Science, Ser. B.- 2003.-V. 45, № 11–12.- P. 365–369.
  12. Nurkeeva Z.S., Mun G.A, Khutoryanskiy V.V., Kan V.A., Sergaziyev A.D., Shaikhutdinov E.M. Effect of Hydrophobic Interactions on Complexing Behavior of Vinyl Ether Copolymers // Polymer Sci., B.- 2001.-Vol.43, №10, P.1867-1872.
  13. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Sergaziyev A.D. Interpolymer complexes of copolymers of vinyl ether of diethyleneglycol with poly (acrylic acid), Colloid Polym Sci.-2002.-Vol.280, № 3.-P. 282-289.
  14. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Akhmetkalieva G.T., Shmakov S.N., Khutoryanskiy V.V., Lee S.C., Park K. Novel Temperature-Responsive Water-Soluble Copolymer based on 2-hydroxyethyl acrylate and Vinyl Butyl Ether and Their Interactions with Poly(acrylic acid) // J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys.- 2006.-Vol.44.- P. 195-204.
  15. Olea A.F., Thomas J.K. Fluorescence studies of the conformational changes of poly(methacrylic acid) with pH // Macromolecules.- 1989.- Vol.22. - P.1165-1169.
  16. Amiji M.M. Pyrene fluorescence study of chitosan self-association in aqueous solution // Carbohydrate Polymers. - 1995. - Vol.26. - P.211–213.
  17. Turro N.J., Kuo P.L. Fluorescence probes for aqueous solutions of nonionic micelles // Langmuir.- 1985. - Vol.1. - P.170-172.
  18. Evertsson H., Nilsson S. Microstructures formed in aqueous solutions of a hydrophobically modified nonionic cellulose derivative and sodium dodecyl sulfate: a fluorescence probe investigation // Carbohydrate Polymers. - 1999. - Vol.40. - P.293–298.
  19. Song L., Liang D., Chen Z., Fang D., Chu B. DNA sequencing by capillary electrophoresis using mixtures of polyacrylamide and poly(N,N-dimethylacrylamide) // J. Chromatography A.– 2001.– Vol. 915.– P. 231-239.
  20. Neumann M.G., Schmitt C.C., Iamazaki E.T. A fluorescence emission study of the formation of induced premicelles in solutions of polyelectrolytes and ionic surfactants // J. Colloid. Interface Sci. - 2003. - Vol.264. - P.490–495.
  21. Rangarajan B., Coons L.S., Scranton A.B. Characterization of hydrogels using luminescence spectroscopy // Biomaterials. - 1996. - Vol.17. - P.649-661
  22. Sivadasan K., Somasundaran P., Turro N.J. Fluorescence and viscometry of complexation of poly(acrylic acid) with poly(acrylamide) and hydrolysed poly (acrylamide) // Colloid Polym. Sci. - 1991. - Vol.269. - P.131-137.
  23. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Sarybaeva G.S., Dubolazov A.V. pH-effects in the complex formation of polymers I. Interaction of poly (acrylic acid) with poly(acrylamide) // Eur. Polym. J. - 2003. - Vol.39. - P.1687–1691.
  24. Chen H.L., Morawetz H. Characterization of polymer miscibility by fluorescence techniques. Blends of styrene copolymers carrying hydrogen bond donors with polymethacrylates  // Macromolecules. - 1989. - Vol.22. - P.159.
  25. Oyama H.T., Tang W.T., Frank C.W. Effect of hydrophobic interaction in the poly(methacrylic acid)/pyrene-end-labeled poly (ethylene glycol) complex // Macromolecules. - 1987. - Vol.20. - P.1839-1847.
  26. Khutoryanskiy V.V., Dubolazov A.V., Nurkeeva Z.S., Mun G.A. pH Effects in the Complex Formation and Blending of Poly(acrylic acid) with Poly(ethylene oxide).- Langmuir, 2004.-Vol. 20. - Р. 3785-3790.
  27. Kalyanasundaram K., Thomas J.K. Environmental effects on vibronic band intensities in pyrene monomer fluorescence and their application in studies of micellar systems // J. Am. Chem. Soc. - 1977. - Vol.99. - P.2039–2044.
  28. Oyama H.T., Tang W.T., Frank C.W. Complex formation between poly(acrylic acid) and pyrene-end-labeled poly(ethylene glycol) in aqueous solution // Macromolecules. - 1987. - Vol.20. - P.474-480.
  29. Turro N.J., Caminati G., Kim J. Phosphorescence from a bromonaphtalene lumophore as a photophysical probe of polymer conformation and interpolymer interactions // Macromolecules. - 1991. - Vol.34. - P. 4054-4060.
  30. Бельникевич Н.Г., Будтова Т.В., Иванова Н.П., Панарин Е.Ф., Панов Ю.Н., Френкель С.Я. Комплексообразование в водных растворах смесей полиакриловой кислоты с поливиниловым спиртом и его сополимерами // Высокомолек. соед.- 1989. -Т.31А, № 8.- С.1691-1697.
  31. Staikos G., Tsitsilianis C. Viscometric investigation of poly(acrylic acid) – polyacrylamide interpolymer association // J. Appl. Polym. Sci.- 1991. -Vol.42.- P.867-872.
  32. Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V., Sergaziev A.D.   Complex formation between poly(vinyl ether of diethyleneglycol) and polyacrylic acid. I.Effect of low molecular salts and phenols additives // Eur.Polym.J.-2001.-Vol.37.6.-P.1233-1237.
  33. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Mangazbaeva R.A. Interpolymer complexes of methylcellulose with polycarboxylic acids in aqueous solutions // Polymer Science B.- 2001.-Vol.3-4.- P.73-76.
  34. Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Khutoryansky V.V. Interpolymer complexes of water-soluble nonionic polysaccharides with polycarboxylic acids and their applications (Review) // Macromol. Biosci.- 2003.-Vol. 3.-P. 283-295.
  35. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Khutoryanskiy V.V., Dubolazov A.V. Effect of pH and Ionic Strength on Complex Formation between Poly(acrylic acid) and Hydroxyethyl Cellulose in Aqueous Solutions // Polymer Science, Ser. B.- 2003.-Vol. 45, № 11–12.- P. 361–364.
  36. Khutoryanskiy V.V., Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Dubolazov A.V. pH and salt effects on interpolymer complexation via hydrogen bonding in aqueous solutions // Polym. Int.- 2004.- Vol. 53.- P.1382-1387.
  37. Khutoryanskiy V.V., Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Dubolazov A.V. Effect of temperature on aggregation/dissociation behavior of interpolymer complexes stabilized by hydrogen bonds // J. Appl. Polym. Sci.- 2004.- Vol. 93.- P.1946-1950.
  38. MunG.A., NurkeevaZ.S., BeissegulA.B., DubolazovA.V., Urkimbaeva P.I., Park K., KhutoryanskiyV.V. Temperature-Responsive Water-Soluble Copolymers Based on 2-Hydroxyethyl Acrylate and Butyl Acrylate // Macromol. Chem. Phys. – 2007. - Vol. 208, №9. - P. 979-987
  39. Мун Г.А., Сулейменов И.Э., Зезин А.Б., Абилов Ж.А., Джумадилов Т.К., Измайлов А.М., Хуторянский В.В. Комплексообразование с участием полиэлектролитов: Теория и перспективы использования в наноэлектронике (монография) / Библиотека нанотехнологии.- Алматы – Москва-Торонто – Рединг: Изд-во LEM, 2009. – вып. 2.- 256 с.
  40. Khutoryanskiy V.V., Dubolazov A.V., Mun G.A. pH- and Ionic Strength Effects on Interpolymer Complexation via Hydrogen-Bonding // In the Book:  Hydrogen-bonded interpolymer complexes. Formation, structure and applications. Khutoryanskiy V.V.,  Staikos G. (editors) World Scientific, Singapore, Chapter 1, ISBN 978-981-270-785-7, 2009. - Р. 1-21.
  41. Dubolazov A.V., Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V., Design of Mucoadhesive Polymeric Films Based on Blends of Poly(acrylic acid) and (Hydroxypropyl) cellulose // Biomacromolecules.- 2006. - Vol.7. - Р.1637-1643.
Опубликован
2012-05-15
Как цитировать
Shaikhutdinov, E., Abilov, Z., & Mun, G. (2012). Процессы комплексообразования неионных полимеров с полиакриловой кислотой в водных растворах. Вестник КазНУ. Серия химическая, 66(2), 61-72. https://doi.org/https://doi.org/10.15328/chemb_2012_261-72
Выпуск
Том 66 № 2 (2012): Вестник КазНУ. Серия химическая
Раздел
Другие направления
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0), которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.