КҮРДЕЛІ ВИСМУТ ОКСИДТЕРІНІҢ НЕГІЗІНДЕ ТҮЗІЛГЕН
ҚОСЫЛЫСТАРДЫҢ СИНТЕЗІ ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫСЫ
Матаев М.М. – х.ғ.д., профессор, Даркенбаева Н.С.– магистрант,
Оразымбетова А.Н. – магистрант (Алматы қ., ҚазмемқызПУ)
Қазіргі таңда оксидтік қосылыстар, соның ішінде висмутиттер техникалық кҿптеген
салаларда пайдаланылатын маңызды базистік объект болып табылады. Ауыспалы металл
оксидтері мен висмут оксидінің негізінде алынған қосылыстар, бір қатар
электрофизикалық қасиеттерге ие болады. Сонымен қатар кейінгі уақытта күрделі
қосылыстар жүйесін зерттеуге деген қызығушылықтың пайда болуы, осы жүйеде
байқалған фазалардың жоғары ҿткізгіштік қасиет кҿрсететіні жҽне кейбір қосылыстардың
жартылай ҿткізгіштер, сегнетоэлектриктер болып табылатындығына байланысты.
Жұмыстың мақсаты – жаңа поликристалды күрделі висмутиттерді қатты фазалы ҽдіс
арқылы синтездеу.
Бастапқы заттарды күйдіру екі сатыда жүреді. Бірінші сатыда үлгілер корбанаттар
толық ыдырау үшін 600
0
С температурада 10 сағат, ал екінші сатыда 800
0
С температурада
24 сағат муфель пешінде атмосфералы ортада ұсталынады.
Синтез барысында жүретін реакцияның жалпы үлгісі:
CeO
2
+ M
"
CO
3
+ Bi
2
O
3
→ Ce M
"
Bi
2
O
6
х CO
2
↑ (Ме-Sr)
Синтездеу
жағдайы
Тамман
шарты
бойынша,
реагенттердің
балқу,
температурасына жеткізбей, фазалар бірдей күйде болатын жағдайда ҿткізілді.
Күйдірілген үлгілер пештің суу режимінде салқындатылды. Үшінші сатыда кристалдану
процесі толық аяқталып, поликристалдар толығымен түзілуін пластинка формалы
түзілімдер кубты сингониялы құрылымдардың пайда болуының дҽлелдемесі (1-сурет.)
а) в)
1- сурет. CeSrBi
2
O
6
поликристалл фазаның микроструктуралық кҿрінісі
Микрофотосуретте кристаллда кҿрсетілген бҿлігінде қабаттардың ҿсуі бір біріне
паралельді латеральді мҿлшері 10 мкм дейін. Рентгендік спектрлердің анықтауы бойынша
кҿрсетілген бҿліктегі /001/ қабаттардағы беттік электрондарда кҿрші атомдардың
арасындағы электрондық орбитальдардың ішкі жағдайы. Нҽтиженің ҿлшемдері 2-
суретте, 1-2 – кестеде кҿрсетілген.
22
Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(40), 2012
а) в)
2- сурет. CeSrBi
2
O
6
спектрінің рентгендік ерекшеліктері
Зерттеу үшін Электрлік дифракцияның суретін жарықтаушы Philips CM300
(жылдамдатушы қысым 300 кВ) JEOL 6510EX электрондық микроскопында алынды.
Электрондық микроскопта зерттеу жүргізу үшін үлгілер агат ұнтақтағышында буталон
астында үгітіліп, аморфтық тесікті қабықпен жабылған мыс торына жағылды. Сурет
модельдерін түзу бағдарламалық қамтамасыз етуді қолдану арқылы жүргізілді.
1 - кесте. Нҽтиженің ҿлшемдері
Элементтер
кэВ
массасы
қателік
атом
O
0,525
9,66
0,07
47,35
Sr
1,806
31,11
0,15
27,84
Ce
4,837
14,04
0,40
7,85
Bi
2,419
45,19
0,27
16,96
2 - кесте. Нҽтиженің ҿлшемдері
Элементтер
кэВ
массасы
қателік
атом
O
0,525
4,19
0,05
29,95
Sr
1,806
5,01
0,18
8,15
Ce
4,837
48,95
0,40
39,97
Bi
2,419
41,86
0,27
21,93
Ренгенографиялық жҽне электронографиялық зерттеулердің мҽліметтері бойынша,
жаңа висмутиттер қатты ерітінділердің қатарына жатқызуға болады, олардың элементтер
ұяшықтары кубты сингонияда кристалданып, δ-Bi
2
O
3
флюоритті модификациясының
перовскитті құрылымға бұрмаланған кристалдық тор параметрлері жуық шамамен
1~1,2нм аралықта екені байқалды.
ҼДЕБИЕТТЕР
1.
Матаев М.М. ―Сложные висмутиты РЗЭ и стронция ‖ // Вестник КазНУ им.Аль-
Фараби. –2002. -№2. –С.143-146.
2.
Калдыбаева А.К., Кездикбаева А.Т., Матаев М.М, Алдабергенов М.К. ― Прогноз
некоторых сложных висмутитов ‖ // Вестник КазНУ. –2004. -№ 3 (35). -С.87-90.
3.
Матаев М.М., Мырзахметова Н.О.,Оразымбетова А.Н.,Синтез и рентгенография
сложного висмутита.//Журн. Известия-2011.- №6(390).С-24-27.
4.
Матаев М.М. ―Рентгенографические характеристики сложных оксидов висмута,
стронция и РЗЭ‖ // Вестник КазГосЖенПИ,-2008,-№1 с. 142-145.
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогика университетінің Хабаршысы №1(40), 2012.
23
ТҮЙІНДЕМЕ
CeSrBi
2
O
6
құрамды аралас күрделі висмутиттер қатты фазалы реакция ҽдісі арқылы
синтезделді. Аталған құрамға термиялық талдау, электронды микроскопия тҽрізді кешенді
зерттеулер жүргізілді. Алынған фаза кубтық сингонияда кристалданатындығы анықталды.
РЕЗЮМЕ
Методом высокотемпературной твердофазной реакции синтезирован сложный
висмутит состава CeSrBi
2
O
6
. Проведены рентгенографические и электронографические
анализы синтезированных фаз.
ҼОЖ 541.(64+127):547.952
ЖЫЛУҒА СЕЗІМТАЛ, АҚЫЛДЫ ПОЛИМЕРЛЕР
*
Досымова Ж.Б. – магистрант, Бурисова Б.Н. – магистрант, Меңліғазиев Е.Ж. –х.ғ.д.,
профессор,
**
Мун Г.А – х.ғ.д., профессор
*
(Алматы ҚазмемқызПУ),
**
( Алматы ҚазҰУ)
Кіші молекулалы қосылыстар құрамындағы функционал топтарын (=, ≡, -NH
2
, -
COOH, -NH, -OH) пайдаланып, оларды полимерлеу, поликонденсациялау жолмен жҽне
осылар негізінде алынған белгілі полимерлі заттарды химиялық ҽдістермен ҿңдеу арқылы,
бүгінгі күні, кҿптеген тізбекті, тармақталған, торлы жаңа молекулалы заттар алынды.
Полимерлердің қасиеттері (химиялық, физикалық, физико-механикалық) олардың
тізбектерінің сызықты, тармақты жҽне тігулі болуына, буындарындағы атомдар немесе
атомдық топтардың табиғатына, кеңістіктегі орналасуына, ҿзара ҽрекеттесуіне
байланысты екендігі кҿптеген ғылыми еңбектердің негізгі болды /1/.
Құрамында азот атомы бар кҿптеген полимерлердің жылуға сезімталдық кҿрсететіні
жҽне олардың осындай қасиетінін ескеріп медицина, биология салаларына қолданыс таба
бастағаны туралы, соңғы кезде кҿптеген ғылыми еңбектерде жарық кҿрді.
Соңғы кезде ғалымдардың назарына іліккен жаңалықтардың бірі полимер
ерітінділерін қасиеттерін, жобалы түрде, сыртқы (температура, қысым) жҽне ішкі
күштердің (буындар, функционал топтар т.б) ҽсерінен ҿзгертуге болатынын тапты. Бұндай
қасиеттерді ғалымдар полимерлер құрамындағы гидрофильды жҽне гидрофобты топтарға
байланысты деді. Гидрофиль (philea) сүйемін, гидрофоб (phobos) жиіркенемін деген грек
сҿздері.
Олай болса, кез келген, полимер тізбектеріндегі, буындарындағы, атомдар немесе
атомдық топтар еріткіште гидрофильді жҽне гидрофобты кҿзқараста болады екен. Осыны
ескеру полимер синтездеу кезінде тізбек буын құрамындағы гидрофильді немесе
гидрофобты топтар санын ҿзгерту арқылы алынған полимерлердің де ерітінділерінің
қасиетін, жоспарлы түрде, ҿзгерту мүмкіншілігі бар екендігін басып айтқан жҿн.
Полимерлер
сыртқы
ҽсерлер
табиғатына
байланысты,
жылу,
ортаның
қышқылдығына (рН), сҽуле, электр ҿрісіне сезімталдық қасиет кҿрсетіні белгілі.
Осылардың ішінде, бүгінгі таңда кҿп кҿңіл бҿлінгені полимер ерітінділерінің жүйе
температурасына байланысты фазалық ҿзгерістерге ұшырауы. Бұндай қасиетті
гидрогельдердің (аздап тігілген) еріткіште ісіну қабілетілігінің еру процессі кезінде
температураның артуына байланысты осындай қасиеттерді ұлғаятынын құрамында
гидрофильді топтары бар полимерлер кҿрсетеді екен. Олардың құрамына акриламид,
акрил қышқылы жҽне метакрил қышқылдары болуы шарт. Ал енді осымен қатар, еріткіш
ҽсерінен "жиіркеніп" кҿлемін азайтуға тырысатын тізбектерде кездеседі. Оларға N-
24
Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(40), 2012
метилакриламид, N'N-диметилакриламид жҽне N-изопропилакриламидті тізбектерден
тұратын полимерлер жатады.
Бүгінде сыртқы күштің ҽсерінен, кҿлемін біресе ұлғайтатын немесе кішірейтеде
алатын полимерлер алынды. Бұндай құбылыс медицина, биоэнергетика жҽне
биотехнология салаларының дамуына зор үлес қоспақ.
Тҿменде осы салада істелген ғылыми еңбектер жетістігін кҿрсетпекпіз.
Мысалы, 2-гидроксиэтилакрилат гомо жҽне сополимерлерлі олардың радиациялық
иницирлеу ҽдісімен тізбекті жҽне торлы полимерлері алынды /2/.
Түзілген гомо жҽне сополимерлердің қасиеттері радиация мҿлшеріне, ерітінді
табиғатына жҽне алынған мономерлерді қатынасына байланысты екені анықталды.
2-гидроксиэтилакрилат пен этиленгликольдиметакрилаттың тізбекті жҽне торлы
тесіктері үлкен (пористый) сополимерді спирт ерітіндісінде алынды. Тізбек тор кҿздерін
алынған сополимерлердің еріткішті сіңіру қабілеттілігінің шамасы арқылы есептелді.
Мұнда
этиленгликольдиметилакрилат
2-гидроксиэтилакрил
тізбегін
тігу
үшін
пайдаланылады /3/.
Олар сополимерлердің электр ҿткізгіштік қасиетін тексеру нҽтижесінде олардың
құрамындағы ұстала алатын су молекуласының мҿлшерін тапты.
Кумакура /4/ 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат жҽне метакрил
қышқылына Co γ – сҽулесінің ҽсерімен гидрофильді сополимер алып олардың құрамын,
физико-химиялық қасиеттерін тексерді.
Юн /5/ полистирол - бутилакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат-полипиррол
сополимерлерінен қабыршықтар (пленкалар) алып, олардың электр ҿткізгіш қасиеттерін
зерттеді.
Сополимер
құрамындағы
мономерлер
мҿлшеріне
байланысты
қабыршықтарының
қасиеттері
анықталды.
Полипропилен
қабыршақтарына
(пленкаларына)
2-гидроксиэтилакрилат
жҽне
акрил
қышқылы
гидрофильді
сополимерлерін енгізу арқылы оның су жҽне спирт молекулаларына ынталылығы
артатынын дҽлелдеген. Сол себепті оларды кҿптеген ерітінділер құрамындағы су немесе
спирт молекулаларын бҿлу үшін қолданыс табуда.
Yin /5/ 2-полигидроксиэтилакрилат полимер құрамына 3 (триэтоксисилил)
пропилизоиианат
жҽне
араласқан
ерітіндіге
тетрабутоксид
титан
қосып
полигидроксиэтилакрилат │SiO
2
│TiO
2
гидридті материалдар алды жҽне олардың ҿз
бойынан клетка сияқты су молекулаларын ҿткізгіштік қасиеті барын тапты жҽне су
молекуласының полимер құрамындағы гидрофильді топтарға байланысатынын кҿрсетеді.
Осылар негізінен алынған қабыршақтар су тазалағыш құбырларда қолданыс тапты.
2-гидроэтилакрилатты
хлор
атомдарынан
айырылған
дихлорфосфинилфосфоримидтрихлортрен мономеріне ультракүлгін сҽуленің ҽсерінен
тізбек құрамында бейорганикалық буындары бар сополимерлер алынып, оларды
физикалық ҽдістермен тексеріп диэлектрлік қасиетін анықтады.
Andreopoulos
/6/
полигидроксиэтилакрилат
полимерін
1,4-
бутандиолдиметакрилатпен тігу арқылы ҽртүрлі ісіну қабілеттері бар сополимер алып,
оларға дҽрілерді ендіру нҽтижесінде емдік қасиеті тұрақты, қызметтілігі жоғары, заттар
алды. Алынған сополимер бүгінгі күні малды емдеу мақсатында пайдалануда.
Cortazar /7/ гидроксиэтилакрилатты этиленгликольметилакрилатпен сополимерлену
нҽтижесінде, бойына ҿте кҿп су молекуласын сіңіргіш қасиеті бар (губка сияқты)
сополимер алды жҽне сополимердің дҽрілік, шипалық қасиеті бар кҿптеген қосылыстарды
да ҿз бойына ұстағыш қасиетінін кҿрсетті.
Degiorgi /8/ гидроксиметилэтилакрилатты гидроксиэтилакрилатпен сополимерлеуін
су, глицерин жҽне поливинилспиртінде бар ерітіндіге γ-сҽулесін ҽсер ету арқылы жаңа
полимерлі композициялық материал алып олардың құрылымына бактерия клеткаларын
ендіруге (иммобилизация) болатынын кҿрсетті жҽне алынған қабыршықтың клетка
құрамына енген метал иондарынан тазарту қызметін атқара алатынын кҿрсетті.
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогика университетінің Хабаршысы №1(40), 2012.
25
Sun /9/ гидроксиэтилакрилатты винилмеркаптоацетат натрийсульфаты тұзды
мономерімен сополимерленуі арқасында суда жақсы еритін сополимер алды. Егер осы
сополимерге тотықтырғыш ерітіндісін қосса, ол бірден тұнбаға түсіп суда жақсы еритін
полимерден, ерімейтін полимерге ҿзгеретін қасиетін тапты. Тотықсыздандырғыш
ерітіндісін қосу арқылы сополимердің ерігіштік қасиетін қалпына келтіруге болатынын
кҿрсетті жҽне дҽлелдеді. Ғалым бұндай қасиет тізбек құрамына енген S-S
байланыстарынан деп түсіндірілді.
Cowie /10/ гидроксиэтилакрилаттың итакан қышқылымен сополимерін протонды (су,
этанол, метанол, изопропил спирті, бутанол) жҽне апротонды (диметилформамид)
еріткіштерде ҿткізу нҽтижесінде аталған мономерлердің сополимерлену активтілігі (r
1
, r
2
)
еріткіш табиғатына байланысты екендігін тапты, ал апротонды еріткіштегі активтіліктері
протонды судағы, активтілігіне ұқсас екендігін кҿрсетті.
Shibayama /11/ акрил қышқылы мен диметилакриламид мономерлерінен алынған
сополимер түрлерінің судағы ерітінділерін тексеріп олардың тҿменгі температурада да
ери беретін қабілеттіліктерінің бар екенін, ол карбоксил топтарының диметилакриламид
буындарымен сутектік байланыста болатынын дҽлелдеді. Осы байланыстардың ҽсерінен
жҽне гидрофобты диметилакриламид тізбектеріндегі атомдардың су немесе еріткіш
молекуласына ―жиіркеніштілік‖ кҿрсетудің арқасында жүйеде кҿлемі 150 нм болатын
ассоциаттар (біріккен, ұйыққан, жинақталған) пайда болатынын, соның арқасында
ерітіндіде фазалық бҿліну пайда бола бастайтынын кҿрсетті. Ғылыми тҽжірбиеде акрил
қышқылы мен диметилакриламид сополимерінің кез келген температурада суда ерігіштік
қасиет кҿрсететіні ал жеке алынған акрил қышқылы мен диметилакриламид
гомополимерлерінің судағы ерітінділерін араластырса интерполимерлі комплекс түзілу
арқасында жүйеде тез арада тұнба түзілетіні оның температураға сезімталдығы
болмайтыны анықталды.
Ғалымдардың жұмыстары гидроксиэтилметилакрилат пен гидроксиэтилакрилатқа
жҽне олардың анионды полимеризация, сополимеризацияға қатыса алатынына арналған.
Жұмыс нҽтижесінде жүйеде гомополимермен (олигомерлермен) бірге аталған
мономерлердің сополимерлеріде алынғанын жҽне процесс кезінде тізбек аралық циклдену
реакцияларының жүретінін де атап ҿткен.
Жоғарыда гидроксиэтилакрилат жҽне оның сополимерлерінен суда ісінгіш
гидрогельдер алынды. Полимерлер құрамында гидрофильді топтардың барлығы оларды
тұрмыста кҿптеген жерлерге де қолдануға болатынын атадық.
Мысалы, медицина саласында дҽрі-дҽрмектерді қолдану жҽне оларды бҿлуде,
биотехнологияда белоктарды, ферменттерді ажырату, катализатор орнында пайдалану,
мембраналық технологияда газдарды, сұйықтарды бір-бірінен ажырату, электроникада
сенсорлы құрылымды заттар, оптикалық прибор тетіктерінде қызмет ету үшін жҽне
экология саласында ҿндіріс қалдықтарын тазарту үшін қолданыс табуда.
Гидрогельдерді шипалы дҽрілерімен араластыру нҽтижесінде олардың арасында
сутектік байланыспен қатар кҿптеген функционал топтардың ҽсерлерінің арқасында
молекуларалық байланыстарда болуы мүмкін. Сонымен қатар тұрақтылығы жүйе
температурасына, оның қышқылдығына тікелей байланысты. Осындай қасиетті
пайдаланып гидрогель тізбегіне енгізілген дҽрілерді паста немесе материал ретінде ауру
адам денесіне жабыстырса, дҽрі дене температурасының ҿзгеруіне байланысты
пропорционал бҿлініп ауыратын жерге тез жету мүмкіншілігін алады екен. Осындай
мүмкіншілікті пайдаланып бүгінде целлюлоза материалдарын химиялық ҿңдеу арқылы
буындарына карбоксил топтарын енгізіп жҽне олардың қышқылдығы тҿмен ортада
тҿзімділік кҿрсететіні (рН 1-2) анықталғаннан соң бұлардың бойына, ауру түрлеріне
пайдаланатын дҽрілерді ендіру ҽдісімен (капсула) неше түрлі дҽрі тасығыш ампулалар
жасалды. Осындай капсулаға енген дҽрі адам ағзасында аман жеткен соң орта
қышқылдығы артқан кезде рН 6,7-7,4 ыдырап қажет ететін жерге жетуіне мүмкіншілік
алатын қасиеттері анықталды /12/.
26
Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(40), 2012
Полиакриламид пен поливинилспирті негізінде алынған сополимерлердің де ҿте
жоғары жҽне жартылай ҿткізгіштік қасиеттері бар, ісіну қабілеттілігі бойына енгізілген
дҽрі молекулаларын, ҿзінің құрылымына сай, бірітіндеп шығару мүмкіншіліктерін
пайдалану арқылы осы заттардың, адам ағзасында кҿп уақыт тұруына жҽне осыған
байланысты дҽрілік қасиеттерінің уақытын ұзартуға болатынын анықталды.
Платэ қызметкерлерімен /13/ N-изопропиламид жҽне акрилофталамид негізінде суда
ерігіш сополимерлер алып, оның бойына енгізілген (иммобилизация) трипсинді ауырған
жерге жеткізіп, полимерден дҽріні бҿлу үшін 38°C температура интервалын ұстаған.
Ҿйткені кҿрсетілген температурада сополимер тізбегіндегі трипсин босанып молекула
түрінде бҿлініп, ҿзінің дҽрілік қызметін ауырған жерде кҿрсететін тапқан. Егер жүйе
температурасын 38°C –қа дейін немесе одан жоғары кҿтерсек сополимер құрылымындағы
функционал топтар трипсинмен байланысып, ерімейтін жағдайға кҿшетінін сонымен қоса
олардың дҽрілік қасиетінің жойылатынын кҿрсеткен.
Полиаллиламиндихлорид
жҽне
изопропилакриламид
негізінде
алынған
сополимерлерде адам ағзасына қажетті дҽрілерді бойына сіңіріп, 30-40°C аралығында
жүйеде еріп, босанып ауру организмге қажетті шипалы заттарды біртіндеп жүйеге
ҿткізгіштік қасиеті бар екені дҽлелденді.
Осындай қасиет метакролеин-ДL-аланиннің метил эфирі негізінде алынған
гидрогель қабыршықтары температураны ҿзгерту нҽтижесінде бойына сіңірілген дҽрілерді
ерітіндіге ҿткізгіш қасиетін тапты. Сонымен қатар акрилоил Д-L-пролин қосылысының
метил эфирі мен 2-гидроксипропилметакрилат немесе 2-гидроксиэтилметакрилат
сополимерлері температураның ҿзгеруіне байланысты ҿз кҿлемін ұлғайта немесе
кішірейте алатын қасиеті анықталды.
Бұндай қасиет полимер ұлғайған кезде (кҿлемін кҿбейтіп ісінгенде) бойындағы
―ілінген-тігілген‖ дҽрілерді жүйеге беру мүмкіншілігі артатынын ал енді кҿлемі
кішірейген кезде, зонтикке ұқсап, жабылып, дҽріні жүйеге бермей қоятынын кҿрсетеді.
Ресей академиясының А.Топчиев атындағы мұнай-химиясы институтының
ғалымдарының ғылыми еңбектерінде адам ағзасында глюкоза молекуласы кҿбейгенде
жүйеде полимерге тілінген инсулин молекуласы бар полимер тізбектерінен инсулин
молекуласы жеке бҿліне бастайтын, суда ерігіш кезекші полимерлі матрицаны ойлап
тапты. Мұндай жаңалықтар медицина, биология, саласының дамуына алда да ҿз үлесін
қосады деп үміттенеміз.
Акриламид пен 2-гидроксиэтилметакрилаттың сополимерлі негізінде алынған
гидрогель электр энергиясын механикалық жұмысқа айналдырады. Берілетін ҿрісті
кҿбейткен кезде гель ісінеді. Электр ҿрісін берген кезде гель деформацияланады, катодқа
ығысады, а форма есі болып, 50 циклден кейін бастапқы күйге қайтып оралады. Ҿріс
ҽсерінен сығылу қасиеті кҿбінесе гельдің химиялық құрылысынан гҿрі параметрлерімен
анықталады.
Акриламид пен фенилбор қышқылдар сополимерлеріде глюкоза молекуласына
жоғарыда аталған, полимерлер сияқты, ҿте жоғары сезімталдық қасиет кҿрсететіні
дҽлелденді.
Полиметилакриламид жҽне полидиметиламиноэтилметилакрилаттар негізінде
алынған тігілген гидрофобты полимерлер қабыршықтары (пленкалары) ҿз торлы
құрылымдары арқылы, бір бағытта глюкоза немесе инсулин молекулаларын ҿткізе алғыш
қасиеттері барлығы кҿрсетілді. Қабыршық қуыстарының (поры) кҿлемінің ұлғаюы немесе
кішіреюі полимерлердің молекулалық массасының шамасына, ортаның қышқылдығына
жҽне температураның ҿзгеруіне байланысты болады. Соңғы кезде жоғарыда аталған гомо
жҽне сополимерлерді активті функционал топтары кҿп, ортаға байланысты (қышқылдық,
негіздікке) ҿзгерісте болатын белок молекулаларын бір-бірінен ажырату үшін
пайдалануда.
Жаңа глюкозаға сезімтал полимерлер фенилбор қышқылы мен акриламид
сополимерлері кешені негізінде синтезделген. Мұндай полимерлердің критикалық еру
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогика университетінің Хабаршысы №1(40), 2012.
27
температуралары глюкоза концентрациясына байланысты. Фенилбор қышқылының
бҿлшектері бар полимер гелі глюкоза концентарциясына байланысты ериді немесе ісінеді.
Вережников
/14/
N'N-диметиламиноэтилметакрилат,
N-винилкапролактам
гомополимерлерін жҽне олардың сополимерлерінің судағы ерітіндісіне жүйе қышқылдық
шамасынын ҽсерінен тұнбаға түзу қасиетін тҿмендегідей тұжырымға келді. Фазалық
бҿлшектену, тұнба түзу жылдамдығы сополимер құрамындағы N-винилкапролактам
тізбегінің мҿлшеріне байланысты екенін дҽлелдеді.
Охапкин қызметкерлерімен /15/ N-винилкапролактам жҽне метакрил қышқылы
негізінде алынған сополимерге 2-аминоэтансульфон қышқылын (таурин) N-этил-N-(3-
диметиламинопропил)
капродиимид
қатысуымен,
телінген
сополимер
жүйе
температурасына жҽне орта қышқылдығына сезімтал болатынын анықтады. Сополимердің
температураға тҿзімділігі орта қышқылдылығының нейтаралды жҽне одан жоғары (рН>6)
болғанда сезілетіні кҿрсетілді.
Shild /16/ N'-изопропилакриламид гомополимерінің судағы ең тҿменгі критикалық
еру температурасының шамасы 32°С екенін жҽне одан тҿмен температурада оның
ерімейтіні анықтады. Полимердің осындай қасиетін, авторлар, N-изопропилакриламид
тізбек буындарындағы гидрофильді жҽне гидрофобты атомдар қарым-қатынасымен
(мҿлшеріне) байланыстырады.
Liu /17/ жұмысында поли-2-винилпиридин жҽне поли-4-винилпиридинді полиакрил
немесе полиметакрил қышқылымен ҽрекеттестіргенде, ерітінділерін бір-біріне қосқанда,
полиметакрил қышқылы, жоғарыда аталған пиридин полимерлерімен тек сутектік
байланыста болатынын ал полиакрил қышқылы электростатикалық ҽсермен
байланысатынын физикалық приборлармен: инфра қызыл спектрі, дифференциальды-
сканирленетін микроскоп, рентгенофазалық электронды микроскоп кҿмектерімен
дҽлелденді. Бұл жұмыстың да шипалық ҽсері бар дҽрілерді организмге, полимерлер,
құрамында азот атомдары бар, арқылы жеткізу кезінде олардың, полимер функционал
тобы мен дҽрі функционал топтарының арасындағы байланыс механизмдеріне дҽлелдікке
қажет.
Nokana /18/ N'-изопропилакриламид пен акрил қышқыл қоспасына ультра дыбыс
ҽсерімен гидрогель алып оның құрылымын зерттеп, алынған сополимердің түзілу кезінде,
жүйеде фазалық жинақтық болатынын, оның ҽртүрлі формасының температураға
байланысты ҿзгеретінін айтты.
Kishi /19/ фазасының мҿлшері ҽртүрлі болатын, температураға сезімтал гидрогельді
поли-N-изопропилакриламид гомо-полимерін полиакрил қышқылымен араластырып
оларға γ-сҽулесімен ҽсер ету арқылы алды. Ҽртүрлі формалы гетерофазалы гидрогельдің
түзілуі аталған полимерлер арасындағы сутектік байланыстың ҽсерінен екен деп шешілді.
Ҿйткені оның формасы жүйедегі карбоксил тобының санына байланысты. Карбоксил
тобының мҿлшері 10-50 моль % дейін жүйеде микросфералы құрылым түзілсе, одан
жоғары мҿлшерінде гидрогельді тордың (пора) кҿзi ұлғаятыны табылды.
Фотонно-корреллиондық спектрлік ҽдістің кҿмегімен акрил қышқылымен акриламид
мономерлерінің сополимерлерінің ерітіндісіне ерітіндіні қышқылдығының жҽне
температураның ҽсерін ғалым Vincent /19/ тексеріп, жүйедегі пайда болған үлкен
диаметрді құрылымның ерігіштігі температура жоғарлауына қарай кҿбейетіні анықтады
жҽне бұл процесстің полимер тізбектерінің арасындағы сутектік байланыстың үзілумен
түсіндірді. Түзілген құрылымның температураға байланысты еру ерімеуі кейбір
жағдайларда ҿте аз шамалы температура ҿзгеріс облысында ҿтуі мүмкін. Мұндай процесті
ғылыми жұмыстарда (zip- эффекті «застяжки») еру-ерімеуі; ашылу- жабылу; жиналу-
жазылу; дем алу-дем алмау эффектісі деп түсінген жҿн.
Алынған полимердің ҽлсіз полиэлектролиттік қасиеті анықталды. Аталған кіші
молекула қосылыс рКα шамасы, олардың тізбек буынына енгендегі рКα қарағанда бір
дҽреже жоғарлайтыны дҽлелденді.
28
Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(40), 2012
Поливинилпиридин гомополимерінің фуллерен С
70
ҽрекеттесуін физикалық жҽне
динамикалық сҽуле ажырату ҽдісімен зерттеу арқылы жүйеде екі процесстің болатынын
анықтады.
Аталған заттардың арасындағы реакция, комплекс түзілу баяу диффузиялану
арқылы ҿтеді. Фуллереннің үлкен молекулалы полимер тізбектер арасына баяулап
диффузиялану арқылы ҿтеді. Бұл жағдайда кластерлер, бір-біріне байланған фуллерен
молекулалары ҿтеді жҽне ептеп комплекс түзе бастайды. Ал, екінші диффузиялық жағдай
фуллерен молекуласының бір-біріне байланыспаған, комплекстенбеген, тез ҿтеді.
Осындай процесстердің болуы алынған кіші молекулалы қосылыстар құрылымына
байланысты екен. Құрамында активті функционал топтары бар полимерлердің бір-бірімен
араластырғанда комплекс түзу нҽтижесінің арқасында жүйеде фазалық ҿзгеріс болатынын
кҿптеген жұмыстардан кҿруге болады.
Мысалы,
поли-1-винилиамидазол
жҽне
поли-1-винил-1,2,4-триазол
гомополимерлерін полиакрил жҽне полиметакрил қышқылдарымен араластыру арқылы
суда ерімейтін поликомплекс алынды.
Ал, Saito /20/ осы гомополимердің судағы ең тҿменгі критикалық еру
температурасының шамасы оның молекулалық салмағы ҿскен сайын тҿмендейтінін
анықтады. N'-изопропилакриламид жҽне N,N-диэтилакриламид гомополимерінің судағы
ерітіндісінің ең тҿменгі критикалық еру температурасының шамасына олардың тізбек
буындарына басқа мономерлерлер, мысалы акрил, метакрил қышқылдарының буындарын
енгізу арқылы да тҿмендетуге жҽне карбоксил топтарының, жүйедегі шамасына
байланысты, алынған полимердің температураға сезімталдығын реттеуге болатыны
дҽлелденді. Осыған байланысты, мына жұмыстарда N'-диэтилакриламид жҽне акрил
қышқылы, N'N-диэтилакриламид пен метакрил қышқылы N'N-диэтилакриламид жҽне
акрил қышқылы негізінде сополимерлер алынып, олардың фазалық ҿзгерістерінен
ортаның қышқылдығының (рН) ҽсері зерттелген. Қышқылдық шамасының тҿменгі
сатысында фазалық бҿлінуінің тізбек арасындағы функционал топтар арасындағы сутекті
байланысқа байланысты екенін сонымен қатар гидрофобты топтардың жиналуынан
болатынын атап кетті. Қышқылдық санының ҿсуі, рН 4,5 жоғары шамасы, фазалық
бҿлінуге жол бермейтінін кҿрсетті.
Сонымен, құрамында азот атомы бар, кҿптеген полимерлер жҽне сополимерлер,
комплекс түзушілік жҽне температураға сезімталдық кҿрсететін қасиеттері болатыны
дҽлелденді. Енді олардың осындай қасиеттерін ескеріп, құрамында азот атомы бар,
полимерлерге жҽне сополимерлерге кіші жҽне үлкен молекулалы қосылыстардың ҽсерін
зерттеу жҽне осы жұмыстар арқылы оларды пайдалануға болатын жерлерді анықтау
мҽселесін шешу.
Комплекс түзілу оның температура ҿзгерісіне байланысты ҿмір сүруі биологиялық
процестерде болатыны белгілі. Олай болса жоғарыда аталған гомо жҽне сополимерлерді,
құрамында комплекс түзу қабілеті жоғары атомдары бар қосылыстарды биологиялық
процестерде қолдануы шарт.
Мысалы, Ташмухамедов /21/ глицин, β-аланиннің, γ-аминомай қышқылының, ε-
аминокапрон қышқылының, құрамында 10% шамасында эпокси топтары бар
поливинилпиридин туындыларын гомополимеріне ҽсер ету арқылы алды.
Полимер ерітіндісінің фазалық бҿлініске түсуі полимер тізбек буындарының
арасында сутектік байланыста болуымен дҽлелдейді. Мұндай еңбекті Zhag /19/
диметилакриламид пен акрил қышқылының сополимерленуін аниондық ҽдіспен алу
кезінде түзілген сополимердің құрылысын, жұлдызға ұқсас мицелланың пайда болуымен
дҽлелдейді. Алынған мицелланың диаметрі 150 нм болады екен. Осындай түзілу
полиакрил қышқылының гомополимерімен диметилакриламид гомополимерін араластыру
арқылы да алынатынын кҿрсетті. Тізбектер буындарының арасындағы сутекті байланысты
интерполимерлі комплекс деп аталады жҽне олардың арқасында жүйеде фазалық ҿзгеріс
болады.
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогика университетінің Хабаршысы №1(40), 2012.
29
Жұбанов Б.А /22/ жетекшілігімен н-аминомай қышқылы мен акрилбилхлорид калий
сілтісінің сулы суспензиясында ҽрекеттесу нҽтижесінде карбокси-n-пропилакриламид
мономерін алып, оны радикалды полимерлену ҽдісі бойынша диметилакриламид жҽне
акриламид пен мономерімен сополимерлеп суда жаксы еритін жаңа гидрофильді
сополимер алды. Осы сополимердің қышқылдығы рН-4 жҽне температурасы 27°С
аралығында тізбек аралық, ішкі буындар қатынасуымен, комплекс түзетіні кҿрсетілді. Ол
комплекстің мономер буындарындағы карбонил тобы мен карбоксил топтарының
арасында болатыны физикалық, ҽдістермен дҽлелденді. Бұл комплекстің 27-30°С
аралығында үзілетіні жазылған жҽне оның суда ерігіштік қасиетінің күштілігі карбокси-н-
пропилакриламид мономеріндегі амин тобының қасиетіне байланысты екенін атап кеткен.
Соңғы кезде ғалымдардың, құрамында азот атомы бар N-винилкапролактам
негізінде алынған полимерге кҿңіл бҿліп жүргенін атап кеткеніміз келеді. Ҿйткені осы
мономер негізінде алынған полимерлерге алифаттық, ароматтық спирттер жҽне басқа да
еріткіштердің ҽсерінен, осы жүйенің температурасына байланысты тұнба түзу қабілеті
болатынын кҿрсеткен.
Мысалы, жүйеге 10% спирт қосу арқылы тұнба түзу температура шамасын кемітуге
болады. Ал ароматтық спирт-фенолдың 1,0% ерітіндісі жүйеде тұнба процесі басталатыны
дҽлелденді.
Абилов Ж.А /24/ ҿз еңбектерінде алхинді поливинил спиртіне телу механизмін
вискозиметрлік жҽне спектрлік ҽдістермен тексеру нҽтижесінде, ионсыз полимер
буынының алхидин молекуласымен сутектік байланыста болатынын сонымен қатар
поливинил спирттінің гидрофобты бҿлшектерінің су еріткішіне қарсы ―жиіркенішті‖
ҽсерінін арқасында олардың ҿзара, жүйеде жиналатынын (компактизация) кҿрсетті. Ал
енді полимер тізбек буынында сутектік байланысты болған, дҽрілік қасиеті бар, алхидин,
жүйе температурасының жҽне ортаның қышқылдығының ҿзгеруінен босанатыны
кҿрсетілді, зерттелді.
Соңғы кезде, ғалымдардың кҿңілін аулап журген проблемалардың ішінде, суда
немесе басқа да еріткіште ерімейтін гидрогельдер, гидрогельді қабыршықтар (пленкалар),
микро жҽне нанокомпозициялар. Ҿйткені аталған полимерлер температураның,
ерітіндінің рН-на, электр не магнитік ҿрістерге сезімтал, сорғыштық, механикалық
қасиеттері жоғары осыған орай оларды медицина жҽне биотехнология саласына қолдану
мүмкіншілік кҿп.
Осыған орай жылуға сезімтал суда еритін полимерлер алу технологиясын жетілдіру
мақсатында, Қазақ ұлттық Ҽль-Фараби атындағы университетте жоғарғы молекулалық
қосылыстар химия кафедрасында гидрофильді (АА) акриламид мен гидрофобты (ММА)
метилметакрилат мономерлерінің гомополимерлену, радикалдық сополимерлену
реакциясы жүзеге асырылды. Алдағы уақытта алынған полимерлердің физикалық
химиялық қасиеттері, конформациялық конфигурациялық құрылысын, физикалық
химиялық тҽсілдермен анықтап қолданысқа енгізу жұмыстары жалғастырылуда.
Алынған сополимер тізбек буындардағы гидрофильді жҽне гидрофобты атомдар
топтарын реттеу арқылы, олардың құрамына шипалық қасиеттері бар, синтездік жолмен
немесе табиғи қосылыстар негізінен бҿлініп алынған химиялық қосылыстарды телу
арқылы олардың қолданылатын жерлерін анықтау жұмыстары істелмек.
ҼДЕБИЕТТЕР
1. Chilkoti A., Dreher M.R., Meyer D.E., Raucher D. Targeted drug delivery by thermally
responsive polymers //Adv. Drug. Deliv. Rev. – 2002. – V. 54. – P. 613-630.
2. Eeckman F., Moës A.J., Amighi K. Evaluation of a new controlled-drug delivery concept
based on the use of thermoresponsive polymers //Int. J. Pharm. – 2002. – V. 241. – P. 113-125.
3. Galaev I.Yu., Mattiasson B. Thermoreactive water-soluble polymers, nonionic surfactants, and
hydrogels as reagents in biotechnology //Enzyme and Microbial Technology – 1993. –V. 15 – P.
354-366.
30
Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(40), 2012
4. Kumakura M. Preparation of hydrophilic monodisperse microspheres by radiation
precipitation polymerization and its characteristics //Eur. Polym. J. -1995. – V. 31. – 1095-1098.
5. Yin W., Liu H., Li J., Li Y., Gu T. Conducting composite films based on polypirrole and
crosslinked poly(styrene-butyl acrylate-hydroxyethyl acrylate) //J. Appl. Polym. Sci. – 1997. –
V. 64. – P. 2293-2298.
6. Andreopoulos A.G. Properties of poly(2-hydroxyethyl acrylate) networks //Biomaterials. –
1989. – V. 10. – P. 101-104.
7. Cortázar I.C., Vidaurre A., Ferrer G.G., Pradas M.M., Ribelles J.L.G., Dueñas J.M.M.
Hydrophilic sponges based on poly(hydroxyethyl acrylate) // J. Non-Cryst. Solids. – 2001. – V.
287. – P. 130-134.
8. Degiorgi C.F., Pizarro R.A., Smolko E.E., Lora S., Carenza M. Hydrogels for immobilization
of bacteria used in the treatment of metal-contaminated wastes //Radiat. Phys. Chem. – 2002. –
V. 63. – P. 109-113.
9. Sun X., Yamauchi K. Polymers bearing S-sulfate side chain. Oxidative croslinking of the
copolymer of vinyl mercaptoacetate S-sulfate and 2-hydroxyethyl acrylate//Macromol. Rapid.
Commun. – 2001. – V. 22. – P. 401-404.
10. Cowie J.M.G., McEwen I.J., Yule D.J. The influence of solvent on the apparent reactivity
ratios in free radical copolymerization reactions between itaconic acid and 2-hydroxyethyl
acrylate //Eur. Polym. J. – 2000. – V. 36. – P. 1795-1803.
11. Shibayama M., Norisuye T., Nomura S. Cross-link density dependence of spatial
inhomogeneities and dynamic fluctuations of poly (N- isopropylacrylamide) gels //
Macromols. – 1996. –Vol.29, №27. – P. 8746-8750.
12. Валуев Л.И. Полимерные системы для контролируемого выделения инсулина //
Высокомолеул.соед. А.-Б.-1995.-37,11.-С.1960Б-1968Б.
13. Валуев Л.И., Зефирова О.Н., Обыденова И.В., Платэ Н.А. Водорастворимые полимеры
с нижней критической температурой смешения для направленного транспорта
лекарственных препаратов // Высокомолеул.соед. А.-1993.-35,1.-С.83-86
14. Вережников В.Н., Плаксицкая Т.В., Пояркова Т.Н. рн-термочувствительные свойства
сополимеров
N'N-диметиламиноэтилметакрилата
и
N-винилкапролактама
//
Выскомолекул. Соед.-200.-Т.48А,№8-С.1482-1487.
15. Охапкин И.М., Дубовик А.С., Махаева Е.Е., Хохлов А.Р., Модификация сополимера N-
винилкапролактама метакириловой кислоты 2-аминоэтансульфоновой кислотой и влияние
ионогенных групп на рН-термочувствительные свойства сополимера // Выскомолекул.
Соед.-2005.-Т.47А,№7-С.1124-1130.
16. Shild H.G Poly(N-isopropilacrylamide): experiment6 theory and application. // Prog.
Polym.Sci.-1992.-Vol.17.-P.163-249.
17. Liu, Sh.,Liu,M. Synthesis and characterization of temperature and pH-sensitive poly (N,N-
diethylacrylamide-co-methacrylic acid) // J.Appl.Polym.Sci.2003.-Vol.90.-P.3563-3568.
18. Nokana T., Yoda T., Kurihara S. Swelling behavior of thermosensitive polyvinyl
alcoholgraft-N- isopropilacrylamide copolymer membranes containing carboxyl groups and
properties of their polymer soulutions // J.Polym. Sci. A: Polym/ Chem.-1998.-Vol.36.-P.3097-
3106.
19. Kishi, R.,Kihara H., Miura T., Structural observation of heterogeneous poly (N- isopropyl
acrylamide-co –acrylic acid) hydrogels in highly hydrated states // Colloid Polym.Sci.-2004.-
Vol.283.-P.133-138.
20. Otake K., Inomata H., Konno M., Saito S Termal analysis of the volume phase transition
with N- isopropilacrylamide gels // Macromolecules.-1990.Vol.23.P.283.
21. Ташмухамедов Р.И., Штильман М.И., Хвостова В.Ю., Клягина М.В., Шашкова И.М.
Поли-N-винилпирролидон с боковыми аминокислотнымигруппами // Выскомолек. соед. -
2005.-Т.47Б, №6.-С.1034-1037.
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогика университетінің Хабаршысы №1(40), 2012.
31
22. Schilli M. Ch., Zang M. A new double-responsive blok copolymer synthesized via RAFT
polymerization: poly (N-isopropylacrylamide)-blok-poly (acrylic) // Macromolecules.-2004.-
Vol.37.-P.7861-7866.
23. Жубанов Б.А., Бойко Г.И., Мухамедова Р.Ф. Синтез новых биологически активных
полимеров посредством специфических реакций с участием полимерных цепей // Тез.
Докл. II Всесоюз. Сов. «Биологически активные полимеры и полимерные реагенты для
растениеводства». Звенигород. 1991. С. 74. Ы. Алматы, 2000. С. 176–185.
24. Мун Г.А., Сулейменов И.Э., Зезин А.Б., Абилов Ж.А., Джумадилов Т.К., Измайлов
А.М. и др. Комплексообразование с участием полиэлектролитов: Теория и перспективы
использования в наноэлектронике. Библиотека нанотехнологии. Выпуск 2. – Алматы –
Москва-Торонто – Рединг: Изд-во LEM, 2009. – 239 с.
ТҮЙІНДЕМЕ
Мақалада құрамында гидрофильді жҽне гидрофобты топтары бар, температураға
сезімтал, ақылды, кейбір гомо жҽне сополимерлердің алу жолдары, қолданыс табатын
жерлері жазылған.
РЕЗЮМЕ
В статье описаны способы синтеза и области применения некоторых
термочувствительных и умных гомо и сополимеров содержащих в своем составе
гидрофильных и гидрофобных атомов и атомных групп.
ҼОЖ 547.12
Достарыңызбен бөлісу: |