vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2018-54-3-329-337vestich-340Research ArticleХИМИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙPOLYMER CHEMISTRYРАСТВОРЕНИЕ АНИОННЫХ (СО)ПОЛИМЕРОВ АКРИЛАМИДА В ВОДНО-СОЛЕВЫХ СРЕДАХACRYLAMIDE (CO)POLYMERS DISSOLUTION IN WATER-SALINE SOLUTIONSДавлюдД. Н.DavlyudD. N.

Давлюд Дарья Николаевна – мл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Daria N. Davlyud – Junior researcher, Laboratory of Polymer-Containing Disperse Systems

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

davlud.d@tut.byВоробьёвП. Д.VorobievP. D.

Воробьев Павел Дмитриевич – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Pavel D. Vorobiev – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher, Laboratory of Polymer-Containing Disperse Systems

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

pdvc@tut.byМатрунчикЮ. В.MatrunchikYu. V.

Матрунчик Юлия Владимировна – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Yuliya V. Matrunchik – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher, Laboratory of Polymer-Containing Disperse Systems

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

yuliya.M@tut.byВоробьёваЕ. В.VorobievaE. V.

Воробьёва Елена Викторовна – д-р хим. наук, доцент, зав. лаб. полимерсодержащих дисперсных систем

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Elena V. Vorobieva – D. Sc. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory of PolymerContaining Disperse Systems

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

evorobieva@igic.bas-net.byКрутькоН. П.KrutkoN. P.

Крутько Николай Павлович – академик, д-р хим. наук, профессор, ген. директор 

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Nikolay P. Krutko – Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Director General, 

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

krutko@igic.bas-net.byИнститут общей и неорганической химии НАН БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут общей и неорганической химии НАН Беларуси, гос. науч.-производ. объединения «Химические продукты и технологии»Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus, State Research and Production Association “Chemical Products and Technologies201815092018543329337Copyright © Давлюд Д.Н., Воробьёв П.Д., Матрунчик Ю.В., Воробьёва Е.В., Крутько Н.П., 20182018Давлюд Д.Н., Воробьёв П.Д., Матрунчик Ю.В., Воробьёва Е.В., Крутько Н.П.Davlyud D.N., Vorobiev P.D., Matrunchik Y.V., Vorobieva E.V., Krutko N.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/340

Методом атомно-абсорбционной спектроскопии, оптической микроскопии, гель-теста и капиллярной вискозиметрии изучен процесс растворения анионных (со)полимеров акриламида в солевых растворах (хлориды калия и натрия) с концентрацией 3,4 моль/л. Установлено, что при увеличении содержания ионогенных групп и при переходе от растворов хлорида натрия к растворам хлорида калия скорость растворения (со)полимера увеличивается. На стадии набухания полимеров концентрация катионов низкомолекулярных электролитов выше в фазе набухшего полимера, чем в растворе, разница в содержании противоиона снижается c увеличением времени растворения. Сравнительный анализ константы Хаггинса и гидродинамических радиусов (со)полимеров акриламида показал, что возрастание взаимодействия в системе полимер–растворитель сопровождается увеличением размеров макромолекулярных клубков. Сегмент Куна макромолекул полимеров выше в солевом растворе хлорида натрия, чем хлорида калия и увеличивается с уменьшением содержания ионогенных групп.

Dissolution of acrylamide anionic (co)polymers in saline solutions (potassium and sodium chlorides) with concentration of 3.4 mol/l was studied by atomic absorption spectroscopy, optical microscopy, gel-test and capillary viscosimetry. It has been established that with increasing in the content of ionogenic groups and the transition from sodium chloride to potassium chloride solutions the dissolution rate of (co)polymer increases. The concentration of cations of low molecular weight electrolytes is higher in the swollen polymer phase than in the solution in the swelling stage of polymers, the difference in the counter ion content decreases with increasing dissolution time. Comparative analysis of the Huggins constant and the hydrodynamic radii of acrylamide (co)polymers has showed that increase in the interaction in polymer-solvent system is accompanied by the increase in size of macromolecular coils. The Kuhn segment of polymer macromolecules is higher in sodium chloride solutions than in potassium chloride solutions and increases with the decrease in ionogenic group content.

полиакриламид(со)полимеррастворнабуханиегельсолевой растворвязкостьмакромолекуласегмент Кунаконстанта Хаггинсаpolyacrylamide(co)polymersolutionswellinggelsaline solutionviscositymacromoleculeKuhn segmentHuggins constantReferencesКуренков, В.Ф. Полиакриламидные флокулянты / В.Ф. Куренков // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – №7. – С. 57–63.Kurenkov V. F. Polyacrylamide flocculants. Sorosovskii obrazovatel'nyi zhurnal [Soros Educational Journal], 1997, no 7, pp. 57–63 (in Russian).Owen, A.T. The preparation and ageing of acrylamide/acrylate copolymer flocculant solutions / A.T. Owen, P.D. Fawell, J.D. Swift // International Journal of Mineral Processing. – 2007. – Vol. 84. – P. 3–14. https://doi.org/10.1016/j. minpro.2007.05.003Owen A. T., Fawell P. D., Swift J. D. The preparation and ageing of acrylamide/acrylate copolymer flocculant solutions. International Journal of Mineral Processing, 2007, Vol. 84, pp. 3–14. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2007.05.003Narasimhan, B. Mathematical models describing polymer dissolution: consequences for drug delivery / B. Narasimhan // Advanced Drug Delivery Reviews. – 2001. – Vol. 48 (2/3). – Р. 195–210. https://doi.org/10.1016/s0169– 409x(01)00117-xNarasimhan B. Mathematical models describing polymer dissolution: consequences for drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews, 2001, Vol. 48 (2–3), pp. 195–210. https://doi.org/10.1016/s0169-409x(01)00117-xNarasimhan, B. Dissolution of amorphous and semicrystalline polymers: mechanisms and novel applications / B. Narasimhan, Sk. Mallapragada // Recent Res. Dev. Macromol. Res. – 1998. – Vol. 3 (Part 2). – Р. 311–335.Narasimhan B., Mallapragada Sk. Dissolution of amorphous and semicrystalline polymers: mechanisms and novel applications. Recent Research Development Macromolecular Research, 1998, vol. 3 (Part 2), pp. 311–335.Тагер, А.А. Физико-химия полимеров / А.А. Тагер. – М.: Научный мир, 2007. – 573 с.Tager А. А. Physicochemistry of polymers. Moscow, Nauchnyi mir Publ., 2007. 573 p. (in Russian).Геллер, Б.Э. Практическое руководство по физикохимии волокнообразующих полимеров / Б.Э. Геллер, А.А. Геллер, В.Г. Чиртулов. – М.: Химия, 1996. – 432 с.Geller B. Je.,Geller A. A., Chirtulov V. G. Practical guidance on the physicochemistry of fiber-forming polymers. Moscow, Chemistry Publ., 1996, 432 p. (in Russian).Неверов, А.С. Принципы подбора смесевых растворителей полимеров / А.С. Неверов, Л.В. Самусева, Ж.Н. Громыко, Д.А. Власенко // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2013. – №3. – С. 10–17.Neverov A. S., Samuseva L. V., Gromyko Zh. N., Vlasenko D. A. Principles of selection of mixed solvents of polymers. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryia khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical Series, 2013, vol. 3, pp. 10–17 (in Russian).Armstrong, J.K. The Hydrodynamic Radii of Macromolecules and Their Effects on Red Blood Cell Aggregation / J.K. Armstrong, R.B. Wenby, H.J. Meiselman, T.C. Fisher // Biophysical Journal. – 2004. – Vol. 87. №6 – P. 4259–4270. https://doi.org/10.1529/biophysj.104.047746Armstrong J. K., Wenby R. B., Meiselman H. J., Fisher T. C. The Hydrodynamic Radii of Macromolecules and Their Effects on Red blood Cell Aggregation. Biophysical Journal, 2004, vol. 87, no 6, pp. 4259–4270. https://doi.org/10.1529/biophysj.104.047746Особенности поведения (со)полимеров акриламида в солевых растворах / Д.Н. Давлюд [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2017. – Т. 61, №4. – С. 69–76.Davlyud D. N., Vorob'eva E. V., Laevskaya E. V., Krut'ko N. P. , Vorob'ev P. D., Cherednichenko D. V. Rheological properties and concentration cross-overs of polyacrylamide and anionic (co)polymers of аcrilamide in aqueous-salt solutions. Doklady Natsional'noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2017, vol. 61, no. 4, pp. 69–76 (in Russian).Шуляк, И.В. Реологические свойства водных растворов полиэтиленгликолей различной молекулярной массы / И.В. Шуляк, Е.И. Грушова А.М. Сменченко // Журн. физ. химии. – 2011. – Т. 85, №3. – С. 485–488.Shulyak I. V., Grushova E. I. Semenchenko A. M. Rheological properties of aqueous solutions of polyethylene glycols with various molecular weights. Russian Journal of Physical Chemistry A , 2011, vol. 85, no 3, pp. 419–422. https://doi. org/10.1134/s0036024411030265Манжай, В.Н. Новые возможности турбореометрического метода исследования разбавленных растворов полимеров / В.Н. Манжай, Н.Л. Климова // Изв. Томского политех. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2006. – Т. 309, №6. – С. 85–87.Manzhai V. N., Klimova N. L. New opossibilities of turbo-rheometric investigation method of polymer diluted solutions. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, vol. 309, no. 6, pp. 85–87 (in Russian).Ribar, T. FTIR imaging of polymer dissolution. 2. Solvent / nonsolvent mixtures / T. Ribar, J.L. Koening R. Bhargava // Macromolecules. – 2001. – Vol. 34. №23 – P. 8340–8346. https://doi.org/10.1021/ma011152xRibar T., Koening J. L., Bhargava R. FTIR Imaging of Polymer Dissolution. 2. Solvent / Nonsolvent Mixtures. Macromolecules, 2001, Vol. 34, no 23 pp. 8340–8346. https://doi.org/10.1021/ma011152xКавалерская, Н.Е. Поведение сшитого полиакриламида в растворах низкомолекулярных электролитов / Н.Е. Кавалерская, Н.Б. Ферапонтов // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9, №3. – С. 433–440.Kavalerskaya N. E., Ferapontov N. B. The behavior of cross-linked polyacrylamide in solutions of low-molecular electrolytes. Sorbcionnye i Khromatograficheskie Processy = Sorption and Chromatographic Processes, 2009, vol. 9, no 3, pp. 433–440 (in Russian).Бутырская, Е.В. Сравнительный анализ гидратных оболочек катионов лития и калия / Е.В. Бутырская, В.А. Шапошник, А.М. Бутырский // Вестник ВГУ. Серия : Химия. Биология. Фармация. – 2004. – №2. – С. 25–27.Butyrskaya E. V., Shaposhnik А. М. Comparative analysis of hydration shells of lithium and potassium cations. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya = Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy, 2004, no 2, pp. 25–27 (in Russian).Hooper, H.H. Swelling equilibria for positively ionized polyacrylamide hydrogels / H.H. Hooper, John P. Baker, Harvey W. Blanch, John M. Prausnitz // Macromolecules. – 1990. – Vol. 23. №4. – P. 1096–1104. https://doi.org/10.1021/ ma00206a031Hooper H. H., Baker J. P. , Blanch H. W., Prausnitz J. M. Swelling equilibria for positively ionized polyacrylamide hydrogels. Macromolecules, 1990, vol. 23, no 4, pp. 1096–1104. https://doi.org/10.1021/ma00206a031

The authors declare that there are no conflicts of interest present.