ОСОБЕННОСТИ АГРЕГИРОВАНИЯ МОЛЕКУЛ БЛОК-СОПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ СТИРОЛА И ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ В РАСТВОРАХ
Аннотация
Данная статья посвящена изучению поведения молекул блок-сополимера на основе стирола и полиэтиленгликоля в среде толуола. Уникальным свойством блок-сополимеров является способность химически разнородных блоков к пространственному разделению, что выражается в микрофазовом расслоении системы. Это приводит к образованию в селективных растворителях мицеллоподобных структур с ядром из нерастворимого блока и оболочкой, сформированной из растворимого блока. Подобные структуры (обратные мицеллы) могут использоваться для стабилизации органозолей металлов. В данной работе были получены устойчивые во времени обратные мицеллы в системах «толуол-вода», «толуол-метанол», стабилизированные блок-сополимером на основе стирола и полиэтиленгликоля в растворах с концентрацией полимера от 0,25 до 1 г/100 мл. Исходный сополимер получали путем сшивания блоков полистирола и полиэтиленгликоля по концевым гидроксильным группам с помощью диизоцианата. Доказательство блочного строения проведено методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Размеры образующихся в толуоле частиц определены методами седиментационной турбидиметрии и динамического светорассеяния. С помощью метода динамического светорассеяния установлено наличие в исходных растворах как отдельных макромолекул сополимера, так и их агрегатов. Показано, что с увеличением содержания дисперсной фазы до 10 масс. % растет однородность частиц органозоля по размерам, при этом размеры мицелл в присутствии метанола меньше, чем в присутствии воды. Размеры частиц также зависят от концентрации полимера в растворе. Размеры мицелл в обеих системах с увеличением концентрации блок-сополимера возрастают, а с увеличением содержания дисперсной фазы наблюдается постепенное уменьшение их размеров. Показано, что метод седиментационной турбидиметрии не отражает особенностей в поведении молекул сополимера в растворах, следствием чего является большой разброс данных по определению размеров частиц органозоля в системе «толуол-вода» при содержании воды менее 5 масс. %. На основе полученных данных предполагается возможность использования мицелл, стабилизированных блок-сополимером на основе стирола и полиэтиленгликоля, для введения в них частиц металла с последующим формированием металлического слоя на твердой поверхности.
Литература
Zimon A.D., Pavlov A.N. Colloid chemistry of nanoparticles. M.: Nauchnyi mir. 2012. 224 p. (in Russian).
Krutyakov Yu.A., Kudrinsky A.A., Olenin A.Yu., Lisichkin G.V. Synthesis and properties of silver nanoparti-cles: progress and perspectives. Russ. Chem. Rev. 2008. V. 77. N 3. P. 233-257. DOI: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003751.
Krutyakov Yu.A., Olenin A.Yu., Kudrinsky A.A., Dzhurik P.S., Lisichkin G.V. Aggregative stability and polydispersity of silver nanoparticles prepared via two-phase water-organic technique. Rus. Nanotekhnol. 2008. V. 3. N 5-6. P. 112-117 (in Russian).
Samoylova N.A., Blagodatskykh I.V., Kurskaya E.A., Krayukhina M.A., Vyshivannaya O.V, Abramchuk S.S., Askadsky A.A., Yamskov I.A. Stabilization of silver nanoparticles by copolymers of maleinic acid. Colloid. Zhurn. 2013. V. 75. N 4. P. 455-467 (in Russian). DOI: 10.7868/S0023291213040083.
Soldatenko E.M., Doronin S.Yu., Chernova R.K. Chemical methods of for producing copper nanoparticles. Butlerov Soobshch. 2014. V. 37. N 2. P. 103-113 (in Russian).
Loginova T.P., Lykhina O.V., Yudanova E.A., Khotina I.A., Timofeeva G.I., Lependina O.L., Volkov V.V., Dembo K.A., Solodovnikov S.P. Synthesis and characterization of cobalt ferrite nanoparticles in hybrid micelles of poly[styrene-block-(ethylene oxide)] and sodium dodecyl sulfate. Polymer Sci. Ser. A. 2010. V. 52. N 8. P. 849-855. DOI: 10.1134/S0965545X10080122.
Logutenko O.A., Titkov A.I., Vorob’ev A.M., Shundrina I.K., Yukhin Yu.M., Lyakhov N.Z. Synthesis of nickel nanoparticles by the reduction of its salts using the modified polyol method in the presence of sodium polyacrylates with various molecular weigths. Rus. J. General Chem. 2018. V. 88. N 2. P. 288-294. DOI: 10.1134/S1070363218020160.
Bespalov A.V., Ivanova Ya.O. Preparation and stability of silver and palladium nanoparticles stabilized by polyether Laprol 5003 in N,N-dimethylformamide media. Izv.Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 5. P. 50-55 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196205/5683.
Salomatina E.V., Smirnova L.A., Mochalova A.E., Kuzmicheva T.A., Gracheva T.A. Influence of the nature of the polymer stabilizer on the dimentional characteristics of gold nanoparticles. Vestn. Nizhegorod. Un-ta. 2013. N 2(1). P. 107-112 (in Russian).
Litmanovich O.E., Litmanovich A.A., Marmuzov G.V., Eliseeva E.A., Litmanovich A.A., Papisov I.M. Effect of interaction between polyelectrolyte macromolecules and metal nanoparticles on the formation and properties of a polymer-metal nanocomposite sol. Polymer Sci. Ser. A. 2002. V. 44. N 6. P. 609-614.
Kästle G., Boyen H-G., Weigl F., Lengl G., Herzog T., Ziemann P., Riethmüller S., Mayer O., Hartmann C., Spatz J.P., Möller M., Ozawa M., Banhart F., Garnier M.G., Oelhafen P. Micellar nanoreactors – preparation and characterization of hexagonally ordered arrays of metallic nanodots. Adv. Funct. Mater. 2003. V. 13. N 11. P. 853-861. DOI: 10.1002/adfm.2003.04332.
Bronstein L.M., Sidorov S.N., Valetsky P.M. Nanostructured polymer systems as nanoreactors for nanoparticle formation. Usp. Khim. 2004. V. 73. N 5. P. 542-558 (in Rus-sian). DOI: 10.1070/RC2004v073n05ABEH000782.
Terekhin V.V., Dementieva O.V., Rudoy V.M. Formation of ordered assemblies by block copolymer lithography methods. Russ. Chem. Rev. 2011. V. 80. N 5. P. 453-472. DOI: 10.1070/RC2011v080n05ABEH004183.
Talrose R.V., Shandryuk G.A., Merekalov A.S., Shata-lova A.M., Otmakhova O.A. Organization of nanoparticles in polymer matrixes. Vysokomol. Soed. 2009. V. 51. N 11. P. 1930–1939 (in Russian).
Ohno S., Nese A., Cusick B., Kowalewski T., Matyjaszewski K. Polymer micelles from tadpole-shaped amphiphilic block-graft copolymers prepared by “grafting-through” ATPR. Polymer Sci. Ser. A. 2009. V. 51. P. 1210-1217. DOI: 10.1134/S0965545X09110054.
Mahajan S., Renker S., Simon P.F.W., Gutmann J.S., Jain A., Gruner S.M., Fetters L.J., Coates G.W., Wiesner U. Synthesis and characterization of Amphiphilic Poly(ethylene oxide)-block-poly(hexyl methacrylate) Copol-ymers. Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 204. N 8. P. 1047–1055. DOI: 10.1002/macp.200390084.
Vishnevetski D.V., Lysenko E.A., Plutalova A.V., Chernikova E.V. Aggregative behavior of AB and ABC block copolymers in the solid phase and in nonselective solvent. Polymer Sci. Ser. A. 2016. V. 58. N 1. P. 1-11. DOI: 10.1134/50965545X16010120.
Yuan J., Xu Z., Cheng Sh., Feng L. The aggregation of polystyrene-b-poly(ethylene oxide)-b-polystyrene triblock copolymers in aqueous solution. Eur. Polym. J. 2002. V. 38. N 8. P. 1537-1546. DOI: 10.1016/S0014-3057(02)00025-3.
Kouzov P.A. Principles of dispersion analysis of composition of industrial dust and crushed materials. L.: Khimiya. 1987. 264 p. (in Russian)
Gorlovskiy I.A., Bocharova A.M., Suvorova V.D. Laboratory manual on pigment chemistry and technology. L.: Khimiya. 1978. 224 p. (in Russian).
