Получение и очистка исходных веществ

Одним из специфических методов исследования полимеров является метод вискозиметрии в разбавленных растворах полимеров. Он позволяет наблюдать изменение вязкости полимера в присутствии различного вида растворителей, а также солей металлов. Таким образом, мной было исследование изменения вязкости полимера в присутствии растворителя-воды и изменение вязкости при добавлении к раствору полимера порций солей металла (FeSO4, Co(NO2)2, CdCl2). Предположительно, взаимодействие полимера с металлом осуществляется через карбонильный кислород полимера. Также мной изучено действие растворителя и температуры на устойчивость полимерных комплексов. На рисунке №3 показано изменение приведенной вязкости (ось ординат) от разбавления (ось абцисс) в отсутствии ионов металла. Из графика виден рост приведенной вязкости, что объясняется силами электростатического взаимодействия между одинаково заряженными звеньями макромолекулы, а также молекулами воды. На рисунке №4 изображена кривая приведенной вязкости ПВПД в присутствии ионов металлов Fe2+, Cd2+, Cо2+ . Ранее методом потенциометрического титрования было доказано отсутствие комплексообразования в системе ПВПД-Fe2+, однако, мною был проведен подтверждающий эксперимент методом вискозиметрии. На рисунке видно, что высокое значение приведенной вязкости чистого раствора полимера при разбавлении солью металла резко снижается, что можно объяснить связыванием ионов металла с макромолекулами полимера, что, в свою очередь, приводит к уменьшению гидродинамических свойств последних. Такое изменение приведенной вязкости чистого полимера характерно для разбавления его солями Co2+, Cd2+. Однако при разбавлении ионами железа наблюдается сильное повышение приведенной вязкости. Это указывает на отсутствие взаимодействия ионов железа с полимером, а приведенная вязкость возрастает из-за сил электростатического взаимодействия звеньев полимера с молекулами растворителя. Таким образом, мною было доказано двумя различными по исполнению методами отсутствие взаимодействия ионов железа (II) с ПВПД и образование комплексов ПВПД-Cd2+ и ПВПД-Co2+.

Далее мною была исследована прочность полученных металлполимерных комплексов. Изучалось влияние на прочность температуры и состава растворителя.

На рисунке №5 представлены кривые приведенной вязкости комплексов ПВПД-Cd2+ и ПВПД-Co2+ в зависимости от состава растворителя Н2О:С2Н5ОН. Кривая 1 (ПВПД-Co2+) отображает поведение данного комплекса от состава растворителя. Как видно из рисунка, наблюдается увеличение приведенной вязкости (от 0,1 до 0,37) с увеличением объемных процентов этилового спирта, что свидетельствует о раскручивании полимерного клубка. Кривая 2 (ПВПД-Cd2+) отображает приведенную вязкость данного комплекса по сравнению с вязкостью комплекса ПВПД-Co2+. Как видно из кривой, вязкость комплекса имеет низкие значения (от 0,13 до 0,19) вне зависимости от состава растворителя, что указывает на его высокую прочность и устойчивость к растворению органическими растворителями.

Также было проведено изучение изменения вязкости образовавшегося комплекса от температуры. Нужно отметить, что все предыдущие исследования по изменению вязкости проводились при постоянной температуре 25 °C. В данном же случае проведены исследования при 25, 40, 60°С. Как видно из построенного графика (рисунок №6) наблюдается рост приведенной вязкости с повышением температуры в обоих случаях. В перспективе же возможно выпадение осадка или же переход раствора в состояние геля. Именно поэтому при более высоких температурах измерение вязкости металлполимерных комплексов не рекомендуется, так как возможно засорение капилляра вискозиметра.

Далее мною проводились эксперименты по изучению каталазной активности полученных металлполимерных комплексов. Проверялась их ускоряющая способность реакции разложения пероксида водорода. Использовались соотношения металл: лиганд=1:1, 1:2, 2:1, 1:4, 1:6. Данные соотношения были выбраны, исходя из координационных чисел иона-комплексообразователя (у Cd и Co координационные числа могут быть 2, 4, 6). Судя по полученным данным, мы можем сказать, что использование растворов полученных металлполимерных комплексов в качестве катализаторов обоснованно, так как они ускоряют данную химическую реакцию, но нецелесообразно, так как ускорение реакции минимально. Самой высокой каталазной активностью обладают комплексы кадмия в соотношении металл: лиганд=1:1 и 1:4. Комплексы кобальта же проявляют самую малую каталазную активность. Однако, если рассматривать графики №13,14,16 то можно выявить постепенное (и достаточно интенсивное для данного случая) увеличение степени разложения пероксида водорода по времени, что указывает на стабильность полученного катализатора.