Розроблення технології одержання металонаповнених гідрогелів на основі кополімерів 2-гідроксіетилметакрилату (ГЕМА) з полівінілпіролідоном (ПВП) методом полімеризації з одночасним хімічним відновленням йонів металів передбачає обгрунтування та встановлення оптимальних технологічних параметрів його здійснення. Експериментально доведено різносторонній вплив складу вихідної полімер-мономерної композиції (ПМК) на основні параметри процесу екзотермії кополімеризації ГЕМА з ПВП, які складають технологічний режим хімічного осадження металів. З метою зменшення частки експериментальних затрат, доведена можливість використання методу симплекс-градкового планування для оптимізації композиційних складів на основі ГЕМА/ПВП/Н2О з побудовою адекватної моделі. Оптимізацію здійснювали для основних параметрів процесу екзотермії – часу початку гелеутворення, області гель-ефекту та максимальої температури екзотермії. Методом симплекс-градкового планування Шеффе побудовані матриці планування, розраховані рівняння регресії, знайдені лінії рівних значень властивостей. Одержані рівняння регресії дозволяють аналітично встановити взаємозв’язок параметрів екзотермічних процесів з технологічними умовами відновлення йонів металів, а також зі складом полімер-мономерної композиції. Основною перевагою отриманих результатів є те, що для побудови адекватної моделі необхідно здійснити мінімальну кількість експериментальних досліджень, що значно пришвидшує побудову моделі, а також суттєво зменшує затрати на її створення. Використання одержаних рівнянь забезпечує можливість встановлення вмісту вихідної реакційної композиції, екзотермічні ефекти процесу полімеризації якої забезпечують оптимальні технологічні параметри відновлення йонів металів. Побудовані лінії рівних значень параметрів дозволять значно скоротити експериментальний пошук композиційних складів з наперед заданими параметрами екзотермії процесу полімеризації залежно від природи осаджуваного металу.
1. Schexnailder, P., & Schmidt, G. (2009) Nanocomposite polymer hydrogels. Colloid and Polymer Science, 287, 1, 1-11. https://doi.org/10.1007/s00396-008-1949-0
https://doi.org/10.1007/s00396-008-1949-0
2. Nicolais, L., & Carotenuto, G. (2004). Metal-Polymer Nanocomposites. New Jersey: John Wiley & Sons. doi:10.1002/0471695432
https://doi.org/10.1002/0471695432
3. Thomas, V., Namdeo, M., Murali Mohan, Y., Bajpai, S. K., & Bajpai, M. (2007). Review on Polymer, Hydrogel and microgel metal nanocomposites: a facile nanotechnological approach. Journal of Macromolecular Science, Part A, 45, 107-119. https://doi.org/10.1080/10601320701683470
https://doi.org/10.1080/10601320701683470
4. Pokhmurska, A. V., Grytsenko, O. M., Suberlyak, O. V., & Gorbenko, N. Ye. (2019). Thermometric investigations of 2- hydro-xyethylmethacrylate polymerization at the presence of polyvinylpyrrolidone with simultaneous nickel ions reduction. Naukovyy visnyk NLTU Ukrayiny - Scientific Bulletin of UNFU, 29(3), 99-103. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/40290321
https://doi.org/10.15421/40290321
5. Koval, Yu. B., Grytsenko, O. M., Suberlyak, O. V., & Voloshkevych, P. P. (2015). Vstanovlennya temperaturnoho rezhymu oderzhannya metalohidroheliv polivinilpirolidonu na stadiyi polimeryzatsiyi. Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", 812, 372-378. [in Ukrainian].
6. Pokhmurska, A. V., Grytsenko, O.M., Baran, N. M., & Voloshkevych P. P. (2019). Osoblyvosti syntezu ta struktura Ag(0)/pHEMA-pr-PVP nanokompozytiv, oderzhanykh polimeryzatsiyeyu z osadzhennyam metalu. Vcheni zapysky TNU imeni V. I. Vernadskoho, 30 (69), 2, 118-124. [in Ukrainian].
7. Chervakov, O. V., & Andriyanova, M. V. (2016). Matematychne modelyuvannya ta optymizatsiya obyektiv khimichnoyi tekhnolohiyi. Konspekt lektsiy. Dnipropetrovsk: DVNZ UDKHTU. [in Ukrainian].
8. Brayilo, M. V., Buketov, A. V., Kobelnyk, O. S., Yakushchenko, S. V., Sapronova, A. V., Sapronov, O. O., et al. (2018). Optymizatsiya vmistu dobavok u epoksy-poliefirnomu zvyazuvachi dlya pidvyshchennya koheziynoyi mitsnosti kompozytiv. Naukovyy visnyk NLTU Ukrayiny - Scientific Bulletin of UNFU, 28, 11, 71-77. [in Ukrainian].
https://doi.org/10.15421/40281114
9. Boyko, T. V., Skladannyy, D. M., & Potapenko, T. Ye. (2017). Modelyuvannya i optymizatsiya protsesu tsementatsiyi rtuti v umovakh statystychnoyi nevyznachenosti. Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, 6, 21-25. [in Ukrainian].
10. Trishchenkova, A. V., Gordiyenko, M. G., Timoshenko, K. A., & Shmykova. O. V. (2014). Issledovaniye i optimizatsiya stadii sushki pri poluchenii sukhikh ekstraktov iz bakterialnoy biomassy. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii, 28, 1, 57-59. [in Russian].
11. Grytsenko, O. M., Klym, Yu. O., & Skoro-khoda, V. Y. (1999). Optymizatsiya kompozytsiynykh skladiv elastoheliv. Visnyk DU "Lvivska politekhnika", 361, 7-40 [in Ukrainian].
12. Suberlyak, O. V., Krasinskyi, V. V., Shapoval, I. M., & Grytsenko, О. M. (2011). Influence of the mechanism and parameters of hardening of modified novolac phenol-formaldehyde resins on the physicomechanical properties of the composite. Materials Science, 46, 5, 669-678. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9339-z
https://doi.org/10.1007/s11003-011-9339-z
13. Baran, N. M., Krasinskyy, V. V., Zemke, V. M., Grytsenko, O. M., & Burcha, T. M. (2012). Prohnozuvannya vlastyvostey modyfikovanykh polia-midnykh membran iz zastosuvannyam matematychnoho modelyuvannya skladu polimernoyi sumishi. Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", 726, 437-443. [in Ukrainian].
14. Berezyuk, O. Ya. (2009). Rozrobka ta optymizatsiya skladiv past na osnovi mineralʹnykh rechovyn dlya vyvedennya maslyanykh plyam z bavovnyanykh tkanyn. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, 1, 160-162 [in Ukrainian].
15. Bogdanova, V. V., Kobets, O. I., Lyudko, A. A., & Kirlitsa, V. P. (2012). Optimizatsiya ognezashchitno-ognetushashchikh svoystv sostava dlya predo-tvrashcheniya i lokalizatsii pozharov v prirodnom komplekse metodom matematicheskogo planirovaniya eksperimenta. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MCHS Respubliki Belarus, 1 (15), 32-39 [in Russian].
16. Akhnazarova, S. L., & Kafarov, V. V. (1985). Metody optimizatsii eksperimenta v khimicheskoy tekhnologii. Moskva: Vysshaya shkola [in Russian].
17. Afonin, Yu. S., & Dubrovin, V. I. (2004). Simulation of compositions by the method of simplex lattices. Radioelektronika. Informatyka. Upravlinnya, 2, 60-63 [in Russian].
18. Akhmetzhanov, A. M., Urbanov, A. V., & Potapova, Ye. N. (2016). Primeneniye metodov planirovaniya eksperimenta pri izuchenii kompleksnogo vliyaniya dobavok na svoystva vyazhuchego. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii, 30, 7, 14-16 [in Russian].
19. Korolev, G. V., Pavlov, B. V., & Berlin, A. A. (1959). Termometriya kak metod izucheniya kinetiki polimerizatsii. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya - Polymer Science, 1, 9, 1396-1402. [in Russian].
20. Grytsenko, O. M., Suberlyak, O. V., Moravsʹkyy, V. S., & Gayduk, A. V. (2016). Doslidzhennya kinetychnykh zakonomirnostey khimichnoho osadzhennya nikelyu. Skhidno-Yevropeyskyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy - Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1/6(79), 26-31. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.59506
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.59506
21. Nikolayev, A. F. (1974). Sinteticheskiye polimery i plasticheskiye massy na ikh osnove. Moskva: Khimiya. [in Russian].