Технологічні закономірності синтезу кополімерів на основі полівінілпіролідон-олігомерних композицій в присутності йонів металів змінної валентності

Національний університет “Львівська політехніка”

 

Гриценко Олександр Миколайович

 

УДК 678. 746: 744. 339 – 13

 

  

05. 17. 06 – технологія полімерних та композиційних матеріалів

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Львів 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної технології переробки пластмас Національного університету “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Суберляк Олег Володимирович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри хімічної технології переробки пластмас.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Цебренко Марія Василівна, Український Національний університет технології та дизайну, професор кафедри технології переробки пластмас та опоряджувальних виробництв; кандидат технічних наук, доцент Баштанник Петро Іванович, Український Державний хіміко-технологічний університет, доцент кафедри переробки пластмас і технології фото- та поліграфічних матеріалів.

Провідна установа: Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, кафедра технології переробки пластмас та медполімерів.

Захист відбудеться “29” січня 2002р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35. 052. 09 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013 Львів-13, пл. Св. Юра 3/4, корпус 9, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (вул. Професорська, 1).

 

 

Актуальність теми дисертації. Полімерні гідрогелі знаходять широке практичне застосування як матеріали для ендопротезування, контактних лінз, напівпроникних (гемо) діалізних мембран, пролонгаторів ліків, носіїв імобілізованих ферментів і т. п. Гідрогелі набрякають у воді та фізрозчині, але не розчиняються в них. Завдяки своїй структурі, яка нагадує структуру живих тканин, вони відзначаються доброю біосумісністю, що дозволяє використовувати їх при безпосередньому контакті з живим організмом.

Серед широкого спектру гідрогелевих полімерів, відомих на даний час, гідрогелі на основі кополімерів 2-оксиетиленметакрилату (ОЕМА) з полівінілпіролідоном (ПВП) відзначаються рядом цінних експлуатаційних властивостей, що, в свою чергу, відкрило нову галузь використання ПВП-вмісних кополімерів, а саме, як матеріалів стоматологічного призначення – дублюючих мас для протезування.

В ортопедичній стоматології для згаданих цілей використовують традиційні матеріали (“Дентокол”, “Гелін”, ПВХ) та відомі технології формування. Однак відомі матеріали не завжди задовільняють сучасні вимоги як за властивостями, так і за вартістю. Існуючі методи формування, як правило, переважно багатостадійні, ускладнені технологічно і характеризуються довгою тривалістю та обмеженими можливостями регулювання структури та експлуатаційних властивостей полімеру, якість відтворювання дубльованої поверхні не завжди задовільна. У зв’язку з цим проблема пошуку нових полімерів та нескладних технологій формування точних виробів, у тому числі, для стоматології, є надзвичайно актуальною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота проводилась у рамках двох проектів, які включені в Національну науково-технічну програму “Нові речовини та матеріали”: “Дослідження закономірностей матричної полімеризації полівінілпіролідон-олігомерних композицій та створення основ керованих синтезів полімерів біомедичного призначення” (№ держреєстрації 0198U002406) та “Дослідження матричної полімеризації з переносом заряду мономерів (мет) акрилового ряду в присутності полівінілпіролідону” (№ держреєстрації 0100U000528).

Мета і задачі дослідження.

Метою даної роботи є розроблення реакційноздатних швидкотверднучих полімер-мономерних композицій та встановлення закономірностей синтезу кополімерів біомедичного призначення на основі ПВП та метакрилових ефірів, які можуть знайти застосування як еластогелеві контрформи для протезування у стоматології, а також як імплантанти різноманітного призначення.

Для досягнення цієї мети вирішувались наступні задачі: вивчення закономірностей полімеризації ПВП- (мет) акрилатних композицій в присутності солей перехідних металів, встановлення взаємозв’язку умов синтезу, структури кополімерів та їх фізико-механічних властивостей; оптимізація методу синтезу кополімерів та розроблення технології одержання еластогелевих виробів, зокрема, стоматологічної контрформи.

Об’єкт дослідження: реакції синтезу полівінілпіролідон-олігомерних кополімерів в присутності йонів металів перехідної валентності.

Предмет дослідження: ПВП- (мет) акрилатні композиції та гідрофільні кополімери на їх основі.

Методи дослідження: органічний синтез, кінетичні, квантово-механічні, ІЧ спектроскопія, ТГ та диференційно-термічний аналізи.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше виявлено ініціюючий ефект комплексу йон металу змінної валентності – полівінілпіролідон у полімеризації (мет) акрилових мономерів.

Встановлені закономірності полімеризації полівінілпіролідон-олігомерних композицій в присутності солей металів змінної валентності при кімнатній температурі, в присутності кисню, квантово-механічними розрахунками підтверджено хімізм каталізу через комплексоутворення з переносом заряду.

Виявлено вплив природи каталізатора, розчинників, композиційного складу на технологічні параметри синтезу кополімерів ПВП, їх структуру та властивості, доведена висока реакційна здатність композицій у водних середовищах на повітрі.

Розроблено нові технологічні умови синтезу полімерних гідрогелів та встановлено взаємозв’язок структури синтезованих кополімерів та режимів їх синтезу. Здійснено математичне планування композиційних складів та виведена математична залежність основних експлуатаційних властивостей гідрогелів від складу вихідної композиції.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених досліджень дозволили одержати еластогелі з широким діапазоном властивостей та запропонувати просту технологію їх синтезу. Розроблені швидкотверднучі композиції і доведена можливість використання їх для виготовлення високоточних еластичних форм багаторазового використання для протезування в ортопедичній стоматології, які мають високі пружно-деформаційні властивості і високу точність відтворення чистоти та геометричних розмірів дубльованих об’єктів. Синтез матеріалу та методи формування виробів можуть бути здійснені в звичайних умовах без складного технологічного устаткування.

Розроблений метод синтезу та склад