Полиамфолиты на основе акриловых кислот и производных пиридина

05.06.2015

Широкое практическое применение синтетических полиамфолитов в качестве коагулянтов, флокулянтов, стабилизаторов эмульсий, пен и так далее прямо связано с особенностями поведения таких макромолекулярных соединений в водных средах и на границе раздела фаз.
Все основные физико-химические свойства полиамфолитов обусловлены явлением амфотерности, то есть способностью химических соединений проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от природы второго компонента, участвующего в кислотно-основном взаимодействии.
Одно и то же вещество, реагируя с сильной кислотой, имеет тенденцию проявлять основные свойства, а при реакции с сильным основанием - кислотные. Амфотерность связывают со способностью вещества присоединять или отдавать электронную пару с образованием координационной связи.
Типичным примером амфотерных соединений служат амфотерные гидроксиды, α-амипокислоты, амфолитные ПАВ, цвиттерионные ПАВ, иониты.
Амфотерные (амфолитпые) ПАВ включают в свой состав как кислотные группы (например, карбоксильные), так и основные группы (замещенные аминогруппы). Поведение этих ПАВ зависит от pH раствора: при pH ≤ 4 они диссоциируют как катионные ПАВ; при pH ≥ 9 - как апиониты; в интервале pH 4-9 - не диссоциируют. Типичные примеры -аминокислоты, белки и многие другие природные ПАВ.
Цвиттерионные ПАВ занимают промежуточное положение между ионными и неионогенными ПАВ. Цвиттерионные ПАВ содержат положительно заряженную (обычно - аммониевую) и отрицательно заряженную (обычно карбоксилат-ионную) группу. Типичные цвиттерионные ПАВ — N-aлкилпpoизвoдныe аминокислоты (глицин, бетаин, аминопропионовая кислота).
Иониты, ионообменники, ионообменные сорбенты — вещества, способные к ионному обмену при контакте с растворами электролитов. По знаку заряда обменивающиеся ионы делят на катиониты, аниониты и амфолиты.
Природными ионитами органического происхождения являются, например, содержащиеся в почве гуминовые кислоты - высокомолекулярные соединения с различными функциональными группами, способными к ионному обмену. Они обладают амфотерными свойствами и поэтому могут обменивать как катионы, так и анионы. Практический интерес к ионитам обусловил широкие теоретические исследования ионообменной адсорбции и разнообразие методов синтеза специальных ионообменных сорбентов.
Природные полиамфолиты приобрели достаточно устойчивую репутацию в технологических процессах коагуляции и сгущения, флокуляции и структурирования, стабилизации различных дисперсных систем, а также в проявлении антистатических свойств.
Перспективными областями химико-технологического использования высокомолекулярных амфотерных соединений принято считать мицеллярный катализ, формирование биологических мембран, образование жидких кристаллов и микроэмульсий.
Однако из-за относительно высокой стоимости и сложности получения амфолитные ВМС еще не нашли широкого практического применения в качестве синтетических препаратов.
Необходимость в исследовании физико-химических свойств синтетических полиамфолитов обусловила нарастающую потребность в них в связи с естественными ограничениями в использовании природных амфолитов, с одной стороны, и в связи с возможностью получения их синтетических аналогов - с другой.
Разнообразие применения полиамфолитов во многом обусловлено дифильностью макромолекул, способностью адсорбироваться на поверхности раздела фаз и снижать межфазную свободную поверхностную энергию. Для рационального использования полиамфолитов и понимания механизма их действия особый интерес представляют исследования поверхностной активности на границе раздела фаз с учетом всех особенностей в свойствах, вызванных их полимерной природой.
Обсуждаемое исследование было выполнено научным коллективом в следующем составе: В.П. Барабанов, Л.И. Ведихина, А.И. Курмаева, Р.И. Манюров, М.В. Потапова и Л.Б. Свердлов.