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"10.29235/1561-8331-2023-59-2-115-124vestich-810Research ArticleКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯCOLLOIDAL CHEMISTRYПолучение сополимеров терпенов с метакриловой кислотой и их влияние на устойчивость неорганических дисперсий в присутствии катионных поверхностно-активных веществSуnthesis of terpene–methacrylic acid copolymers and their effect on the stability of inorganic dispersions in the presence of cationic surfactantsВоробьёвА. Д.VorobievA. D.

Воробьёв Артем Дмитриевич ‒ канд. техн. наук, зав.лаб.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Vorobiev Artem D. ‒ Ph. D. (Engineering), Head of theLaboratory

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

avorobiov@igic.bas-net.byБучаС. В.BuchaS. V.

Буча Светлана Васильевна – науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Bucha Sviatlana V. – Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

ВоробьёваЕ. В.VorobievaE. V.

Воробьёва Елена Викторовна – д-р хим. наук, профессор, зав. лаб.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

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

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

КрутькоН. П.KrutkoN. P.

Крутько Николай Павлович – академик, д-р хим. наук,профессор, ген. директор ГНПО «Химические продуктыи технологии»

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Krutko Nikolay P. – Academician, D. Sc. (Chemistry),Professor, Director General of the State Research and Production Association «Chemical Products and Technologies»

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

ЛипайЮ. В.LipaiYu. V.

Липай Юлия Владимировна – канд. хим. наук, доцент,ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Lipai Yuliya V. – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Senior Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

АстаховаМ. А.AstakhovaM. A.

Астахова Марина Александровна – науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Astakhova Marina A. – Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202305062023592115124Copyright © Воробьёв А.Д., Буча С.В., Воробьёва Е.В., Крутько Н.П., Липай Ю.В., Астахова М.А., 20232023Воробьёв А.Д., Буча С.В., Воробьёва Е.В., Крутько Н.П., Липай Ю.В., Астахова М.А.Vorobiev A.D., Bucha S.V., Vorobieva E.V., Krutko N.P., Lipai Y.V., Astakhova M.A.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/810

Синтезированы сополимеры на основе метакриловой кислоты и природных терпеновых мономеров (α-пинен, β-пинен, ∆3-карен) с молекулярной массой (0,3–0,5)∙104 и содержанием карбоксильных групп 14,5–16,3 %. Для синтезированных сополимеров определены гидродинамический радиус и сегмент Куна, характеризующий гибкость полимерной цепи, константа Хаггинса в водном и солевом растворах, концентрационные области формирования надмолекулярных структур. В присутствии катионного ПАВ (бензетония хлорид, Hyamine) в зависимости от концентрации сополимеров в системе образуются комплексы «полимер–ПАВ» в растворимой и нерастворимой формах. Показано, что эффективность стабилизирующего действия растворимых комплексов в отношении водной дисперсии карбоната кальция возрастает с увеличением содержания неполярных групп в полимерной цепи. Катионный ПАВ (Hyamine) предложен в качестве осадителя в методе количественного определения карбоксилсодержащих полимеров в водной и солевой средах. 

Copolymers of methacrylic acid and natural terpene monomers (α-pinene; β-pinene; ∆3-karene) with the molecular weight of (0.3–0.5)∙104 and a content of carboxyl groups of 14.5–16.3 % were synthesized. For the synthesized copolymers, hydrodynamic radius and the Kuhn segment, which characterizes flexibility of a polymer chain, were determined, as well as the Huggins constant in aqueous and saline solutions, and concentration regions for formation of supramolecular structures. In the presence of a cationic surfactant (benzetonium chloride, Hyamine), depending on the concentration of copolymers in the system, polymer-surfactant complexes were formed in soluble and insoluble forms. It has been shown that the effectiveness of the stabilizing action of soluble complexes with respect to an aqueous dispersion of calcium carbonate increases with an increase in the content of nonpolar groups in the polymer chain. A cationic surfactant (Hyamine) has been proposed as a precipitant in the method for the quantitative determination of carboxyl-containing polymers in aqueous and saline media. 

синтезсополимерметакриловая кислотатерпенповерхностно-активное веществореологияустойчивость дисперсииsynthesiscopolymermethacrylic acidterpenesurfactantrheologystability of dispersionReferencesФрог, Б. Н. Водоподготовка / Б. Н. Фрог, А. П. Левченко. – М. : Изд-во ассоциации строит. вузов, 2007. – 655 с.Frog B. N., Levchenko A. P. Water treatment. Moscow, Publishing House of the Association of Construction Universities, 2007. 655 p. (in Russian).Flynn, D. J. Nalco Water Handbook / D. J. Flynn. – 3rd Edition. – McGraw-Hill, 2009. – 1280 p.Flynn D. J. Nalco Water Handbook. 3rd Ed. McGraw-Hill, 2009. 1280 p.Полиакриловая кислота и композиции на ее основе для ингибирования осадкообразования в водооборотных системах / И. В. Шестак [и др.] // Журн. прикл. химии. – 2009. – Т. 82, № 10. – С. 1742–1745.Shestak I. V., Vorob’eva E. V., Basalyga I. I., Krut’ko N. P., Vorob’ev A. D. Polyacrylic acid and formulations based on it as inhibitors of deposit formation in water-recycling systems. Russian Journal of Applied Chemistry, 2009, vol. 82, pp. 1894–1897. https://doi.org/10.1134/S1070427209100280Structural changes and chain conformation of hydrophobic polyelectrolytes / M. D. Carbajal-Tinoco [et al.] // J. Phys. Chem. B. – 2002. –Vol. 106, N 47. – P. 12165–12169. https://doi.org/10.1021/jp020323cCarbajal-Tinoco M. D., Ober R., Dolbnya I., Bras W., Williams C. E. Structural changes and chain conformation of hydrophobic polyelectrolytes. Journal of Physical Chemistry B, 2002, vol. 106, no. 47, pp. 12165–12169. https://doi.org/10.1021/jp020323cПоверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах / К. Холмберг [и др.]; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаб. знаний, 2007. – 528 с.Holmberg K., Jönsson B., Kronberg B., Lindman B. Surfactants and polymers in aqueous solutions. John Wiley & Sons, Ltd., 2002. 547. https://doi.org/10.1002/0470856424A facile and green route to terpene derived acrylate and methacrylate monomers and simple free radical polymerisation to yield new renewable polymers and coatings / M. F. Sainz [et al.] // Polym. Chem. – 2016. – Vol. 7. – P. 2882–2887. https://doi.org/10.1039/C6PY00357ESainz M. F., Souto J. A., Regentova D., Johansson M. K. G., Timhagen S. T., Irvine D. J., Buijsen P., Koning C. E., Stockman R. A., Howdle S. M. A facile and green route to terpene derived acrylate and methacrylate monomers and simple free radical polymerisation to yield new renewable polymers and coatings. Polymer Chemistry, 2016, vol. 7, pp. 2882–2887. https://doi.org/10.1039/C6PY00357ETomsett, M. R. Progress in the synthesis of sustainable polymers from terpenes and terpenoids / M. R. Thomsett, T. E. Storr, O. R. Monaghan // Green Materials. – 2016. – Vol. 4, N 3. – P. 115–134. https://doi.org/10.1680/jgrma.16.00009Tomsett M. R., Storr T. E., Monaghan O. R. Progress in the synthesis of sustainable polymers from terpenes and terpenoids. Green Materials, 2016, vol. 4, no. 3, pp. 115–134. https://doi.org/10.1680/jgrma.16.00009Wilbon, P. A. Progressin renewable polymers from natural terpenes, terpenoids, androsin // P. A. Wilbon, F. Chu, Ch. Tang // Progress in Polymer Science. – 2013. – Vol. 34, N 1. – P. 8–37. https://doi.org/10.1002/marc.201200513Wilbon P. A., Chu F., Tang Ch. Progressin renewable polymers from natural terpenes, terpenoids, androsin. Progress in Polymer Science, 2013, vol. 34, no. 1, pp. 8–37. https://doi.org/10.1002/marc.201200513Кабанов, В. А. Практикум по высокомолекулярным соединениям / В. А. Кабанов. ‒ М.: Химия, 1985. ‒ 224 с.Kabanov V. A. Workshop on macromolecular compounds. Moscow : Chemistry, 1985. 224 p. (in Russian)Торопцева, А. М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений: учеб. пособие / А. М. Торопцева, В. М. Бондаренко, К. В. Белогородская. – Л.: Химия, 1972. – 416 с.Toroptseva A. M., Bondarenko V. M., Belogorodskaya K. V. Laboratory workshop on chemistry and technology of macromolecular compounds. Leningrad, Khimiya Publ. Leningrad branch, 1972. 416 p. (in Russian).Осипова, В. И. Гидродинамические, оптические и конформационные свойства гребнеобразных и разветвленных полимеров : дис. … канд. физ-мат. наук: 02.00.06 / В. И. Осипова. – Санкт-Петербург, 2017. – 118 л.Osipova V. I. Hydrodynamic, optical and conformational properties of comb-like and branched polymers. St. Petersburg, 2017. 118 p. (in Russian).Семчиков, Ю. Д. Высокомолекулярные соединения / Ю. Д. Семчиков. ‒ М.: Академия, 2005. ‒ 368 с.Semchikov Yu. D. High-molecular compounds. Moscow, Akademiya Publ., 2005. 368 p. (in Russian).Литманович, Е. А. Концентрационный режим раствора полиэтиленимина и его влияние на свойства комплексов полиэтиленимин–полиакриловая кислота / Е. А. Литманович, С. О. Захарченко // Структура и динамика молекулярных систем. – 2003. – № 10. – С. 107–110.Litmanovich E. A., Zakharchenko S. O. Concentration regime of a polyethyleneimine solution and its effect on the properties of polyethyleneimine-polyacrylic acid complexes. Struktura i dinamika molekulyarnykh system = Structure and dynamics of molecular systems, 2003, no. 10, pp. 107–110 (in Russian).Kogej, K. Association and structure formation in oppositely charged polyelectrolyte–surfactant mixtures / K. Kogej // Advancesin Colloidand Interface Science. – 2010. – Vol. 158, iss. 1-2. – P. 68 – 83. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.04.003Kogej K. Association and structure formation in oppositely charged polyelectrolyte–surfactant mixtures. Advancesin Colloidand Interface Science, 2010, vol. 158, iss. 1-2, pp. 68 – 83. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.04.003Малкин, А. Я. Реология: концепции, методы, приложения / А. Я. Малкин, А. И. Исаев. ‒ СПб.: Профессия, 2007. – 557 с.Malkin A. Ya., Isaev A. I. Rheology: concepts, methods, applications. St. Petersburg: Professiya Publ., 2007. 557 p. (in Russian).Thünemann, A. F. Polyelectrolyte–surfactant Complexes (synthesis, structure and material aspects) / A. F. Thünemann // Progress in Polymer Science – 2002. – Vol. 27, N 8. – P. 1473–1572. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(02)00017-5Thünemann A. F. Polyelectrolyte–surfactant Complexes (synthesis, structure and material aspects). Progress in Polymer Science, 2002, vol. 27, no. 8, pp. 1473–1572. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(02)00017-5Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика: избр. тр. / П. А. Ребиндер. – М.: Наука, 1979. –384 с.Rebinder P. A. Surface phenomena in dispersed systems. Physical and chemical mechanics. Selected works. Moscow, Nauka Publ., 1979. 384 p. (in Russian).

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