Бейорганикалық химия бойынша он бірінші сынып оқу материалы

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті

Даирова А.К.

ПОЛИВИНИЛ СПИРТІ НЕГІЗІНДЕ БИОЫДЫРАЙТЫН МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

5В072100 – «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы

Алматы 2014

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті

Химия және химиялық технология факультеті

Кафедра меңгерушісінің

рұқсатымен қорғауға жіберілді

____________________ Ж.Ә. Әбілов

«____» ______________ 2014 ж.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: «ПОЛИВИНИЛ СПИРТІ НЕГІЗІНДЕ БИОЫДЫРАЙТЫН МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ»

5В072100 – «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы бойынша

Орындаған: А.К.Даирова

Ғылыми жетекші:

х.ғ.к., доцентП.И.Үркімбаева

Нормабақылаушы

к.х.н., аға оқытушы Н.Б.Сарова

Алматы, 2014

Реферат

Дипломдық жұмыс беттен, суреттен, кестеден және әдебиеттер көзінен тұрады.

Түйінді сөздер: биоыдырайтын полимерлер, поливинил спирті, N-винилкапролактам, суда еритін полимерлер,жалғанған сополимерлену, үлдірлер.

Зерттеу нысандары: ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі жалғанған сополимерлер.

Жұмыстың мақсаты: ПВС мен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын материалдар алу және олардың химиялық, физика-химиялық және қоршаған орта жағдайларында ыдырау қасиеттерін зерттеу..

Жұмыстың міндеті:

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимер алу;

Алынған сополимердің физика-химиялық әдістермен анықтау;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимерді суда, су-спирт жүйесінде ерігіштігін зерттеу;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимердің механикалық және биоыдырайтын қасиеттерін зерттеу.

Зерттеу әдістері: ИҚ-спектроскопия (Spectrum Two IR Spectrometers)

Алынаған нәтижелер:

Жалғанған сополимерлеу әдісі арқылы ПВС пен N-винилкапролактам синтезі жүргізілді;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі жалғанған сополимерлердің ИҚ-спектроскопия әдісі арқылы функционалды топтары анықталынды;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі жалғанған сополимерлердің әр түрлі температурада суда, су-спирт жүйесінде ерігіштігі анықталынып, уақыт (мин) және температураға (0С) байланысты қасиеттерін анықталды;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимердің механикалық қасиеттерін , яғни беріктігі анықталып, жүктеме (МПа) мен созылу дәрежесі % арасындағы тәуелділік қисықтары тұрғызылды.

Практикалық маңызы:ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын материалдарды қолдану аясына орай қасиетін өзгертіп медицинада - жарақатқа арналған таңғыш материал және тұрмыста - тамақты орауға арналған қаптар ретінде қолдануға болады.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа состоит из страниц, рисунков, таблиц и источников литературы.

Ключевые слова: биодеградируемые полимеры, ПВС, N-винилкапролактам,водорастворимые полимеры, привитая сополимеризация, пленки.

Объекты исследования:привитые сополимеры на основе ПВС и N-винилкапролактама

Целью данной работы является получение биодеградируемых полимерных материалов и исследование их химических, физико-химических, биодеградируемых свойств в окружающей среде.

Задачи работы:

Получение биодеградируемых полимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама;

Исследование полученных сополимеров физика-химическими методами;

Исследование растворимости биодеградируемых полимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама в воде, в спиртово-водном растворе;

Исследование биодеградации и мехнических свойств биодеградируемых полимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама

Методы исследования: ИК-спектроскопия (Spectrum Two IRSpectrometers)

Полученные результаты:

Методом привитой сополимеризацией был проведен синтез полимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама;

С помощью ИК- спектроскопии были исследованы функциональные группы ПВС и N-винилкапролактама

Была исследована растворимость привитых сополимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама в воде, в спиртово-водном растворе и были определены их свойства в зависимости времени (мин) и темпратуры (ºС);

Были исследованы мехнические свойства биодеградируемых полимеров на основе ПВС и N-винилкапролактама и были нарисован кривые зависимость наргузки (МПа) от растяжения (% ) .

Практическая значимость: Данные биоразлагаемые полимеры на основе ПВС N-винилкапролактама можно использовать в медицине ввиде перевязочных материалов и в быту ввиде пленок для продуктов.

ABSTRACT

Diploma consists of pages, figures, table and references.

Keywords: biodegradable polymers, PVA, N-vinyl caprolactam, water soluble polymers, grafting film

Objects of the study: graft copolymers of PVA and N- vinylcaprolactam

The aim of this work is to obtain biodegradable polymer materials and the study of their chemical, physical- chemical, biodegradable properties in the environment.

Objectives of the work :

- Preparation of biodegradable polymers based on PVA , and N- vinylcaprolactam ;

- Study of the copolymers obtained physico-chemical methods ;

- Study of the solubility of biodegradable polymers based on PVA and N- vinyl caprolactam in water, alcohol-water solution;

- Study of the properties of biodegradation and mechanical biodegradable polymers based on PVA and N- vinylcaprolactam

Methods: IR spectroscopy (Spectrum Two IR Spectrometers)

Results:

- The method of graft copolymerizing the polymer synthesis was carried out on the basis of the PVA and N- vinylcaprolactam ;

- With IR spectroscopy were investigated functional groups of PVA and N- vinylcaprolactam

- We studied the solubility of graft copolymers on the basis of the PVA and N- vinylcaprolactam in water, alcohol-water solution, and its properties were determined according to the time ( min) and temprature (º C);

- Were investigated mechanical properties of biodegradable polymers based on PVA and N- vinyl caprolactam and were drawn curves dependence weight (MPa) and tensile ( %).

Practical significance: These biodegradable polymers based on PVA and N- vinyl caprolactam can be used in medicine and household products films .

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1 ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1 Биоыдырайтын полимерлер

1.2 Поливинил спирті негізіндегі биоыдырайтын полимерлер

1.3 Жалғанған сополимерлену

1.4 Поливинил спирті мен N-винилкапролактамның арнайы мақсатта қоланылуы

2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

2.1 Бастапқы заттардың сипаттамалары

2.2 Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі жалғанған сополимер синтезі

3 НӘТИЖЕЛЕРДІ ӨҢДЕУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛДАУ

3.1 Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі жалғанған сополимер синтезі

3.2 Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын үлдірлерді алу және физика-химиялық қасиеттерін зерттеу

3.3 Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі үлдірлердің механикалық қасиеттерін зерттеу

3.4 Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі үлдірлердің биоыдырайтын қасиеттерін зерттеу

ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР

БМҚ - бастапқы мономерлік қоспа

ПВС - поливинил спирті

NВК - винилкапролактам

ПВК - поливинилкапролактам

СПЛ - сополимер

ПЛА - полилактид

ТҚПЭ - төменгі қысымдағы полиэтилен

ПЭ – полиэтилен

ПП – полипропилен

ПС – полистирол

ПНИПАА – поли N-изопроприлакриламид

ДЗШ - дәрілік заттың шығуы

ДСК - дифференциалды сканирлеуші калориметр

ДТА - дифференциалды термиялық анализ

КІРІСПЕ

Жұмыстың өзектілігі. Қазіргі таңда синтетикалық полимерлерлі материалдардың өндіріс көлемдері жылдан-жылға күрт өсуде. Басым түрде бұл полимерлер берік, химиялық инертті, қоршаған орта тұрақтылығына байланысты ұзақ уақытқа төзімді болып келеді. Сондықтан оларды утилизациялау үлкен мәселені туғызады. Утилизациялау екі негізгі бағытта жүзеге асырылуы мүмкін, біріншісі - көму (қалдықтарды қоқыс тастайтын жерлерде сақтау), екінші бағыты – қалдықтарды өртеу немесе пиролиздеу. Алайда, полимерлі қалдықтарды осындай жолмен утилизациялау экологиялық мәселені шешпейді. Мұндай бағытты шешу үшін зерттеушілердің ұсынған бірден-бір түбегейлі жолы, ол - биоыдырайтын полимерлі материал құруболып табылады. Биоыдырайтын полимерлі материалға - табиғи процестер (микробиологиялық, биохимиялық) нәтижесінде ыдырау қабілетіне ие материалдар жатады. Биоыдырайтын полимерлер табиғи шикізаттардан (крахмал, целлюлоза, агар, пектин, хитин, хитозан) және мұнай-химиялық шикізаттардан (полиолефиндер, полиэстрамидтер, полиэфирамидтер) алынуы мүмкін.

Соңғы жылдары поливинил спирті (ПВС) негізіндегі биоыдырайтын материалдарға қызығушылық артуда. Мұндай материалдар суда еритін, механикалық берік, қоршаған ортада ыдырайтын болып келеді. Суда еру қабілеті ПВС құрамындағы –ОН функционалды топтың болуымен , беріктілік қасиеті С=С қос байланысымен сипатталады. ПВС-тің қоршаған ортада ыдырау қабілеті төмен, сондықтан оның құрамына гидролизденетін тобы бар полимер қоса отырып, биоыдырайтын қабілет беруге болады. Көп жағдайда табиғи полимерлер гидролиздеуге бейім болып келеді. Осындай табиғи полимерлердің бірі - крахмал болып табылады.

Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетінің химия және химиялық технология факультетінің органикалық заттар, табиғи қосылыстар және полимерлер химиясы мен технологиясы кафедрасында алғаш рет ПВС пен крахмал негізінде биоыдырайтын сополимер алынды, оны медициналық мақсатта таңғыш материал ретінде қолданылуы ұсынылған. Бұл жұмыста ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі алынатын биоыдырайтын полимерлердің басқа биоыдырайтын полимерлерден артықшылығы суда, су-спирт жүйесінде көп уақыт ериді және қоршаған орта жағдайларында тезірек ыдырайды.

Жұмыстың мақсаты: Поливинил спирті мен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын материалдар алу және олардың химиялық, физика-химиялық және қоршаған орта жағдайларында ыдырау қасиеттерін зерттеу.

Жұмыстың міндеттері:

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимер алу;

Алынған сополимердің физика-химиялық әдістермен анықтау;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимерді суда, су-спирт жүйесінде ерігіштігін зерттеу;

ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі ПВС пен N-винилкапролактам негізіндегі биоыдырайтын полимер алу

1 ӘДЕБИ ШОЛУ

Биоыдырайтын полимерлер

Соңғы он жылдықта синтетикалық материалдар адам өмірінде кең қолданыста болуы бізге мәлім. Бұл жасанды макромолекулалы заттарды көп жағдайда мұнай өнімдерінен алынады [1]. Алайда, мұнай өнімдерінің көздері шекті және одан алынатын өнімдер биоыдырамайтын болып табылады, сондықтан олар қоршаған ортаға экологиялық мәселерді алып келеді [2]. Бұл уақытқа дейін зерттеушілердің назары қоршаған орта жағдайында жоғары тұрақтылық көрсететін материалдардың полимерлі синтезіне бағытталған. Бірақ қоршаған ортаға тұрақты, инертті полимерлі материалдарды утилизациялау күрделі мәселеге айналды [3]. Американдық зерттеушілердің пайымдауынша, «биоыдырау» деген ұғым көмірқышқыл газына, метанға, суға және бейорганикалық компаунд пен биомассаға ыдырауға бейім өнімді айтқан.[4]. Полимерлердің ыдырауға және микроағзалармен қорытылуға қабілеттілігі құрылымдық сипаттамаларға тәуелді болып келеді. Полимердің табиғаты, молекулалық массасы, макромолекула тізбегінің тармақталуы (бүйір тізбектің болуы және оның табиғаты), молекулардан жоғары құрылымы өте маңызды болып табылады. Жартылай кристалды және кристалды полимерлердің құрылымдық бөліктердің ықшамды орналасуы суда ісінуін және микроағзалардың полимердің ма

Биоыдырайтын полимерлі материалдарды келесі негізгі топ бойынша жіктеуге болады:

табиғи полимер негізінде (табиғи каучук, ақуыз, полисахаридттер, хитин, қанықпаған өсімдік майлары негізіндегі полимерлер, лигнин, поллулан);

химиялық жолмен синтезделген полимерлер;

микробиологиялық жолмен синтезделген полимерлер және олардың қоспалары;

композитті материалдар;

полимер негізіндегі қайта қалпына келетін табиғи пластикалық массалар (табиғи каучук, модифицирленген крахмал және т.б.);

биоыдырайтын қасиет беру жолымен алынған өндірістік жоғары молекулалы синтетикалық материалдар, бұл топқа крахмал негізіндегі материалдарды жатқызуға болады [6].

Қаптау материалдар ішіндегі ең дамыған биоматериал – полилактид болып табалады. Бұл өнім сүт қышқылының конденсациясы нәтижесінде алынған. Полилактидті синтетикалық және ферментативті әдіспен алуға болады. Novon фирмасы да биоыдырайтын гидрооксикарбон қышқылы мен оның лактидінің негізіндеполимерлі материалдарын зерттеген. Бұл материал ауада ылғал қатысында және анаэробты жағдайда ыдырай алады. Novon фирмасының өнімдері сүтқышқылының қалдықтарында негізделгендіктен оны микроағзалар ғана емес, сонымен қатар жәндіктер де метаболиздейді. Франция ғалымдарының басқармасыменBiocell фирмасы целлюлоза ацетаты негізінде биоыдырайтын материал алынды. Бұл материалға биоыдырайтын қасиет беретін әр түрлі қоспалар мен пластификаторлар қосу арқылы қоршаған ортада, сонын ішінде күн радиациясында ыдырау қасиеті байқалды. Физика-механикалық қасиеттерімен бұл материал төменгі қысымды полиэтиленге (ТҚПЭ) ұқсайды, бірақ ол беріктілігі мен мөлдірлігімен ерекшеленді. Суға батырғанда бұл қаптау материалы ісініп, 6 ай ішінде 40 %-ға дейін…