Browsing by Author "Гриценко, Олександр Миколайович"

Now showing 1 - 2 of 2

Наукові основи одержання композиційних металонаповнених кополімерів полівінілпіролідону та їх гідрогелів
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Гриценко, Олександр Миколайович; Суберляк, Олег Володимирович; Національний університет «Львівська політехніка»; Науменко, Олександр Петрович; Добротвор, Ігор Григорович; Бурбан, Анатолій Флавіанович
Дисертація присвячена розробленню основ технологій одержання нових матеріалів багатофункційного використання – композиційних металонаповнених кополімерів полівінілпіролідону з 2-гідроксіетилметакрилатом та композиційних гідрогелів на їх основі. Подано результати досліджень закономірностей синтезу металонаповнених композитів методами полімеризаційного наповнення з використанням порошків металів, хімічного відновлення металів в сітці гідрогелю, полімеризацією з одночасним хімічним відновленням металів. Досліджено вплив методу наповнення на формування структури і властивості гідрогелевих композитів та на цій основі встановлено режими синтезу матеріалів з прогнозованими характеристиками. Розроблені малотоннажні технології одержання металонаповнених кополімерів ПВП та виробів на їх основі, які пройшли успішне випробування і рекомендовані для використання як сорбційноздатні елементи давачів вологості сипких матеріалів, магнітні плівкові вироби для очищення стальних поверхонь від корозії, гідрогелеві срібловмісні плівки з антибактеріальними та фунгіцидними властивостями, плівкові аплікатори для магнітотерапії. Диссертация посвящена разработке основ технологий получения новых материалов многофункционального использования – композиционных металлонаполненных сополимеров поливинилпирролидона с 2- гидроксиэетилметакрилатом и композиционных гидрогелей на их основе. Представлены результаты исследований закономерностей синтеза металлонаполненных композитов методами полимеризационного наполнения с использованием порошков металлов, химического восстановления металлов в сетке гидрогеля, полимеризацией с одновременным химическим восстановлением металлов. Исследовано влияние метода наполнения на формирование структуры и свойства гидрогелевых композитов, в результате чего установлены режимы синтеза материалов с прогнозированными характеристиками. Разработаны малотоннажные технологии получения металлонаполненных сополимеров ПВП и изделий на их основе, которые прошли успешное испытание и рекомендованы для использования в качестве сорбционно способных элементов датчиков влажности сыпучих материалов, магнитных пленочных изделий для очистки стальных поверхностей от коррозии, гидрогелевых серебросодержащих пленок с антибактериальными и фунгицидными свойствами, пленочных аппликаторов для магнитотерапии. The dissertation is devoted to the development of basis for the production technologies of new multi-functional usage materials - composite metal-filled copolymers of polyvinylpyrrolidone (PVP) with 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and composite hydrogels on their basis. Such materials are characterized by combination of polymer matrix properties (sufficient strength, elasticity, sorption ability, biocompatibility with living organism) with metal filler’s properties (electrical conductivity, heat conductivity, heat resistance and magnetic properties). The regularities of synthesis, structure formation and properties of metal-filled copolymers of PVP are investigated through method of polymerization filling with dispersed metal powders and basis of their obtaining technology are developed. Metals-fillers with catalizing and inhibiting effect on polymerization have been detected. Co-polymerization at metals powders presence is used for obtaining of composite polymers and hydrogels in laboratory conditions at room temperature, without pre-purification from oxygen with adjustable formation time from 0,5 to 2 hours, with wide range of structure and properties – physical and chemical in solid and swollen states, electrical, magnetic, thermal and sorption ones. Electric resistance of materials is sensitive to changes in humidity, temperature, pH, pressure, content of little quantities of lowmolecular substances in solution. The carrying out of polymerization filling with ferromagnetic powders in permanent magnetic field has given the possibility to structure filler’s particles and obtain material with anisotropic electrical conductivity. A fundamentally new method of hydrogel films production by centrifugal formation is proposed and developed. Usage of such method supply the possibility of production of film materials with any predetermined thickness, multilayer, reinforced and filled with high surface quality and variation in thickness not exceeding 1%. The basic technological parameters of the centrifugal formation of hydrogel films are substantiated – the viability time of the composition, the formation temperature, the formation time, the frequency of the rotation of the form, the centrifugal force, the formation pressure. It is proved that the centrifugal formation of composite hydrogel films from metal-filled compositions is accompanied by the phenomenon of bulking of powder filler, the intensity of which increases with increasing the speed of cylindrical shape and the reduction of the viscosity of the initial composition – reducing the content of PVP and dilution of the solvent. The metal-filled materials obtained are characterized by anisotropy of physical and mechanical, electrical properties dependently on surface. On the basis of results of investigation of structural characteristics, sorption and permeability for low molecular weight substances, as well as chemical stability, the suitability of copolymers PVP with HEMA as matrices for chemical reduction of metals and metal-filled hydrogels on their basis has been proved. The optimal technological parameters of obtaining Ni-, Cu- and Ag-filled film hydrogels by the method of metal reduction in a polymer network are substantiated. The effect of polymer matrix structure on character of co-polymers filling with reduced metals particles and electrical properties of obtained composites is detected. Data obtained are considered as the basis for technology of formation of conducting co-polymers and hydrogels, which are characterized by high electrical conductivity with much less metal content comparatively to dispersed metal powders using. Physical and chemical basis of PVP-HEMA compositions polymerization with simultaneous chemical reduction of metal-filler particles are developed. It is defined that using of complex initiator, which consists of sulphate of iron (II) and benzoyl peroxide, provides the possibility of PVP-HEMA compositions polymerization at room temperature with maximum temperature of exothermy. Such temperature supplies the chemical reduction of metals that is the basis for development of energy-saving technology of metal-filled hydrogels obtaining with uniform structure in volume, increased electrical- and heat conductivity, magnetic properties, sorption ability. The low-tonnage technologies of metalfilled PVP co-polymers and articles on their basis production are developed. Such technologies had been successfully tested and recommended for using as sorption able elements of humidity sensors for bulk materials (ground, in particular), as magnetic film articles for metal surfaces cleaning from corrosion, hydrogel silver-containing films with antibacterial and fungicidal properties, film applicators for magnetotherapy.
Розроблення основ технології наповнення кополімерів полівінілпіролідону хімічно осадженими металами
(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Похмурська, Анна Володимирівна; Гриценко, Олександр Миколайович; Національний університет "Львівська політехніка"; Ващенко, Юрій Миколайович; Тарнавський, Андрій Богданович
Дисертація присвячена розробленню основ технології наповнення кополімерів полівінілпіролідону (ПВП) з 2-гідроксіетилметакрилатом (ГЕМА) методом суміщення процесів полімеризації та хімічного осадженням частинок Ni(0), Cu(0) та Ag(0). Досліджено вплив синергетичних ефектів, викликаних одночасним перебігом різних за природою процесів, а також природи осадженого металу, температури, рН середовища, складу полімер-мономерної композиції на особливості синтезу, формування структури та властивості композитів та на цій основі обґрунтовані технологічні режими одержання матеріалів з прогнозованими властивостями. Одержані за встановленими режимами матеріали, володіють унікальним комплексом властивостей. Характерною особливістю розробленої технології є використання екзотермії процесу полімеризації для забезпечення необхідних температурних умов реакції відновлення. Розроблено принципову технологічну схему одержання металонаповнених ПВП-пр-пГЕМА кополімерів. На підставі розробленого тимчасового технологічного регламенту одержано експериментальну партію зразків композитів і досліджено їхні властивості. Диссертация посвящена разработке основ технологии наполнения сополимеров поливинилпирролидона (ПВП) с 2-гидроксиэтилметакрилатом (ГЭМА) методом совмещения процессов полимеризации и химического осаждения частиц Ni(0), Cu(0) и Ag(0). Исследовано влияние синергетических эффектов, вызванных одновременным протеканием различных по природе процессов, а также природы осажденного металла, температуры, рН среды, состава полимер-мономерной композиции на особенности синтеза, формирование структуры и свойства композитов, и на этой основе обоснованны технологические режимы получения материалов с прогнозируемыми свойствами. Полученные материалы владеют уникальным комплексом свойств. Характерной особенностью разработанной технологии является использование экзотермии процесса полимеризации для обеспечения необходимых температурных условий реакции восстановления. Разработана принципиальная технологическая схема получения металлонаполненных ПВП-пр-пГЭМА сополимеров. На основании разработанного временного технологического регламента получено экспериментальную партию образцов композитов и исследованы их свойства. The dissertation is devoted to the development of the technology basics of filling polyvinylpyrrolidone (PVP) copolymers with 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) by the method of combining polymerization processes and chemical deposition of Ni(0), Cu(0) and Ag(0) particles. The choice of metal-fillers for the creation of composite copolymers of PVP-prpHEMA and based on them hydrogels by the method of the polymerization with simultaneous deposition of metals is argued. The composition of redox systems and technological conditions of the reduction reaction, depending on the nature of the metal filler are substantiated. On the example of nickel and copper, the kinetic parameters of the reduction reaction of metal ions in the volume of the solution depending on the composition of the redox system, temperature and pH were researched. Using of AgNO3 reduction activator and the presence of PVP in a weakly alkaline medium ensures the deposition of monodisperse metal particles with a high speed and a small induction period at a temperature of 60°С. Viscosimetric studies of PVP solutions in the presence of monomers and salts of metals-participants of the redox process confirmed the physical interaction in the PVP/Men+/HEMA system that provides fixation of metal ions in the polymer matrix with subsequent stabilization of metal particles. The kinetic parameters of the gel effect of copolymerization of PVP with HEMA with simultaneous deposition of metal particles depending on the composition of the polymer-monomer composition, the nature of the initiation system, solvent content, initial polymerization temperature and concentration of reduction precursors were investigated by thermometric method. Multifaceted impact of the polymer-monomer composition on the main parameters of the process of exotherm of copolymerization of PVP with HEMA, which determine the technological mode of chemical deposition of metals, has been proved. The regression equations of regression of the main parameters of metal deposition depending on the initial composition of the composition by the Scheffe’s simplex-lattice planning method, and the lines of equal values of parameters are obtained, which will allow significantly reduce the experimental search for composite structure with predicted parameters of the exotherm of the polymerization process depending on the nature of the deposited metal. The use of the PB/FeSO4 initiation system made it possible to carry out the process without preheating the initial reaction composition for 20-60 minutes, depending on the nature of the precipitated metal - Ni(0), Cu(0) and Ag(0). The proposed method of obtaining metal-filled hydrogels provides deposition of metal particles without preheating the polymer-monomer composition. IR spectroscopy, TG and DTA confirmed the formation of grafted mesh copolymers and investigated the structural parameters of the polymer grid. The influence of synergetic effects caused by the simultaneous course of different processes on the peculiarities of synthesis, formation of structure and properties of composites is investigated and on this basis the technological modes of obtaining materials with predicted properties are substantiated. The materials obtained according to the established modes are characterized by a unique set of properties. The combination of polymer and metal phase provides a wide range of sorption, strength, elastic, bactericidal and antifungal characteristics, gives them electrical conductivity and magnetic susceptibility. The basic technological scheme of obtaining metal-filled PVP-gr-pHEMA copolymers is developed. An experimental batch of composites was obtained on the basis of the developed temporary technological regulations. Established that composites based on Ni(0)-filled copolymers show catalytic activity in the process of hydrolysis of sodium borohydride. Medical and biological researches of the obtained Ag(0)-filled composites have shown that film products based on them exhibit bactericidal and antifungal properties. A decision was made on the prospect of research the obtained materials for the possibility of their use as medical bandages.