Эксклюзионная жидкостная хроматография водорастворимых полимеров

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Одним из важных проблем в мире является использование высокоэффективного метода анализа эксклюзионной жидкостной хромтографии (ЭЖХ) для определения моле-кулярно-массового распределения синтетических и природных водорас-творимых полимеров. В настоящее время в мировых научных исследованиях и промышленности метод ЭЖХ применяется в исследованиях физико-химических свойств большинства полимеров и создаются возможности применения данного метода к исследованию водорастворимых полиэлектролитов и полисахаридов. В мире молекулярно-массовые характеристики большинства полимеров в органических растворителях методом ЭЖХ достаточно широко изучены и вместе с этим повышается потребность исследования влияния процессов кинетики синтеза и модификации водорастворимых полимеров на молекулярные параметры, процессов образования ассоциатов и агрегатов в растворах. В связи с этим уделение особого внимания подбору детекторов и растворителей, недорогих и конкурентоспособных сорбентов, обеспечивающих высокоэффективный метод анализа ЭЖХ гидрофильных синтетических и природных полимеров, является важным. После достижения независимости Республики Узбекистан в республике особое внимание уделяется к использованию водорастворимых полимеров в нефтегазовой промышленности, сельском хозяестве, медицине и фармацевтике. В данном направлении определенные успехи достигнуты в определении молекулярно-массовых параметров, состава и физико-химических свойств гидрофильных полимеров с помощью метода высокоэффективной эксклюзионной хроматографии. Следует отметить, что в нашей республике детальное исследование полиэлектролитных и адсорбционных эффектов происходящие в процессе эксклюзионной хроматографии в зависмости от геометрических размеров сорбента, pH и ионной силы растворителя не проводилось. В стратегиях действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан отмечены задачи «поощрение научно-исследовательских и инновационных деятельностей, создание эффективных механизмов применения научных и инновационных достижений в практике». В этом направлении обеспечение оптимальных условий проведения хроматографического анализа (состав растворителя и сорбента, температура), а также применение метода ЭЖХ к водорастворимым полимерам, сополимерам и полисахаридам и его дальнейшее усовершенствование разработка новых технологий по изучению молекулярных и физико-химических свойств водорастворимых полимеров имеет особое значение. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит в выполнении отмеченных задач в постановлениях Президента Республики Узбекистан от 28 сентября 2016 года ПП-2614 «о мерах увеличения производства готовой продукции на основе углубленной переработки углеводородного сырья в 2016-2020 годах» и от 15 июня 2008 года ПП-916 «о дополнительных мерах поощрения применения инновационных проектов и технологий в промышленности», а также в других нормативно-правовых документациях, принятых в данной сфере. Целью исследования являются установление принципа универсальной калибровки Бенуа для определения молекулярно-массовых параметров водорастворимых полимеров, определение влияния электростатических и полиэлектролитных эффектов на параметры хроматографической системы. Научная новизна исследования заключается в следующим: впервые детально определена зависимость эффектов ионной эксклюзии и полиэлектролитного набухания от изменения параметров хроматографической системы, определен радиус Дебая двойного электрического слоя у внутренней поверхности пор макропористых стекол; обоснован принцип выполнения универсальной калибровочной зависимости Бенуа для поливинилпирролидона в диметилформамиде, полистирола в толуоле, полиакриловых кислот в метаноле на сорбентах силанизи-рованных макропористых стекол; доказаны условия проведения анализов эксклюзионной хроматографии молекулярно-массовых характеристик полиакриловой кислоты как в водных, так и неводных растворителях на модифицированных и немодифици-рованных макропористых стеклах; доказаны условия проведения двух и трехдетекторной эксклюзионной хроматографии для определения молекулярно-массового распределения простых и сложных эфиров целлюлозы, а также в металлополимерных нанобиокомпозитов изготовленнные на основе гетерополисахаридов; выявлены условия хроматографического анализа для разделения заряженных и нейтральных фракций арабиногалактана, галактоглюкоманнана и ксилана в водном растворителе. Заключение Результаты проведенных научных исследований по теме докторской диссертации «Эксклюзионная жидкостная хроматография водорастворимкх полимеров» состоят в следующем: 1. Разработана методика эксклюзионной хроматографии поливинил-пирролидонов и его сополимеров с использованием модифицированных кремнеземных сорбентов в органических растворителях. Найдены условия подавления молекулярной адсорбции на поверхности сорбента. 2. В водных элюентах исследованы полиэлектролитные эффекты в зависимости от pH и ионной силы элюента, размеров пор сорбента. Найдены условия подавления этих эффектов с целью реализации эксклюзионной хроматографии полиакриловой кислоты на немодифицированных кремнеземных сорбентах. Обоснованы проявления эффектов ионной эксклюзии, гидрофильной и гидрофобной адсорбции при эксклюзионной хроматографии на кремнеземных и полимерных сорбентах. 3. Установлена универсальная калибровочная зависимость Бенуа и показаны возможности использования ее для анализа молекулярно-массовых характеристик полиакриловой кислоты в метаноле, полистиролов в толуоле и поливинилпирролидонов в диметилформамиде. 4.Определена толщина экранирования Дебая в порах макропористых стекол для анионных полиэлектролитов в воде. Ее величина составляла от 30 А до 200 А при изменении ионной силы от 1 10’3 до 5 10’2моль/л. 5. В результате исследования полиэлектролитных свойств полиакриловой кислоты и макропористых стекол из данных потенциометрического титрования определено, что проявление эффектов ионной эксклюзии и полиэлектролитного набухания присходит при значениях больше pH 4. 6. Апробирована методика определения молекулярно-массовых параметров методом двухдетекторной эксклюзионной хроматографии водорастворимых производных целлюлозы водно-солевых элюентах и определения количеств макромолекулярных агрегатов в растворах с помощью детектора многоуглового рассеяния лазерного света. 7.Определены структурные и молекулярно-массовые параметры металлполимерных нанобиокомпозитов на основе гетерополисахаридов методом трехдетекторной ЭЖХ. Методика трехдетекторной ЭЖХ рекомендована для определения макромолекулярных агрегатов в водных растворах полисахаридов. 8.Установлен процесс разделения заряженных и нейтральных фракций друг от друга арабиногалактанов, ксиланов, галактоглюкоманнанов в водных растворителях. Обоснована полиэлектролитная природа заряженных фракций из асимметричных форм хроматограмм и из концентрационных зависимостей времен удерживания указанных полисахаридов.