ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Диэлектрические потери в твердых телах 7
1.2. Физические причины диэлектрических потерь в полимерах 15
1.3. Влияние химического строения полимера на диэлектрические
потери 16
1.4. Современные области применения пористых полимеров 17
1.5. Мезопористые полимеры 18
1.6. Мембранное разделение газов 21
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика исследуемых образцов 23
2.2. Измерение температурных зависимостей диэлектрических
характеристик полимеров 26
2.3. Исследование образцов с помощью атомно-силовой
микроскопии 29
2.4. Исследование образцов с помощью инфракрасной
спектроскопии 31
Глава 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Влияние условий синтеза на реакционные процессы 33
3.2. Модификация полиуретанов янус-частицами 37
3.3. Введение металлоорганических модификаторов 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 46
СПИСОК АВТОРСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 51
БЛАГОДАРНОСТЬ
В последние десятилетия полимерам уделяется большое внимание исследователей благодаря их особенным свойствам. На полимерные материалы часто возлагаются ответственные задачи при создании сложных конструкций, например, анизотропных сред с изменяющейся архитектурой, элементов микроэлектроники, древесно-полимерных композитов. [1]
В последнее время наблюдается все более пристальное внимание химиков, материаловедов и производителей техники к нано- и мезопористым полимерным материалам. Благодаря наличию пустот в их надмолекулярном пространстве они способны адсорбировать конденсированные и газообразные вещества. Интерес исследователей направлен как на синтез и исследование свойств полимерной матрицы, так и на вопросы их практического использования. Области применения таких полимеров могут быть связаны с мембранными процессами газоразделения (тонкой очистки и разделения веществ на молекулярном уровне), с использованием их в качестве подложек для молекулярных сенсоров, для изготовления оптически активных сред лазеров на красителях, эластичных адсорбентов для биологических объектов, паропроницаемых полимерных покрытий для тканей. [2]
Полиуретан - это уникальный синтетический материал. Полиуретан - «материал с неограниченными возможностями», состоит в основном из двух типов сырья - полиола и изоцианата. [3] При смешивании двух готовых к переработке компонентов системы, которые включают в себя катализаторы, вспениватель, стабилизаторы и т.д., образуется реакционно-способная смесь. [4]
В результате проявления сил специфического межмолекулярного взаимодействия в структуре полиуретанов возникают образования, термодинамически не совместимые с массой основных цепей полимеров, но связанные с ними химически. Вследствие такой несовместимости происходит микрофазное разделение (микросегрегация) на надмолекулярном уровне. [5] При этом фаза, образованная такими доменами, является своеобразным усиливающим «активным наполнителем» в полиуретанах. В частности, этим объясняется возможность получения на основе полиуретанов материалов, обладающих хорошими конструкционными свойствами.
Таким образом, создание блок-сополимеров, проявляющих способность к микрофазному разделению и формированию свободного межфазного пространства, является актуальной задачей.
Для исследования нанопористых структур в полимерах используются такие методы, как атомно-силовая микроскопия, измерения температурной зависимости тангенса угла механических и диэлектрических потерь, ИК- спектроскопия и т. д. [6]
Целью данной работы было исследование электронной и дипольносегментальной поляризации мезопористых полиуретанов, полученных на основе полиоксипропиленоксиэтиленгликоля (ППЭГ), 2,4- толуилендиизоцианата (ТДИ) в зависимости от условий синтеза и типа добавок-модификаторов.
Объектами исследования выступили полимерные пленки толщиной 0.3-0.5 мм, синтезированные на основе ТДИ и ППЭГ и содержащие различные металлоорганические модификаторы.
Практическая ценность исследований, проводимых в рамках дипломной работы, связана с применением исследованных блок- сополимеров в качестве прочных высокоселективных газоразделительных мембран, предназначенных к выделению из смеси газов аммиака.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: изучить влияние химического строения полимеров на электрические свойства; изучить вклады различных типов диэлектрических потерь в потери исследуемых образцов; измерить и проанализировать зависимости тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости образцов от температуры; проанализировать морфологию поверхности образцов по АСМ-изображениям; проанализировать ИК- спектры.
Материалы диссертации были доложены на Итоговой студенческой научно-образовательной конференции в 2016 и 2017 г., а также
опубликованы в сборнике тезисов обозначенной конференции в 2016 и 2017 г. [А1-А2], в сборнике статей - в 2017 г. [А3], в Вестнике Технологического Университета (КНИТУ-КХТИ) в 2017 г [А4-А5].
Структура работы. Представленная выпускная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитированной литературы (38 наименований). Работа изложена на 52 страницах и включает 1 таблицу и 20 рисунков.
1. Установлено, что введение каталитических добавок (вода, ТЭА, УК, БФ) оказывает влияние на реакционные процессы. В частности, вода способствует стабилизации образующихся при реакции полимеризации О- полиизоцианатных блоков в структуре блок-сополимера.
2. Установлено, что при формировании надмолекулярной структуры полимеров происходит микрофазное разделение полиоксипропиленовой и полиоксиэтиленовой составляющих.
3. Показано, что янус-частицы, находясь на границе раздела фаз термодинамически несовместимых макроцепей, вследствие амфифильности ведут к значительному усилению процессов микрофазного разделения в модифицированных блок-сополимерах.
4. При анализе АСМ-изображений было установлено, что янус- частицы, введенные в качестве добавок-модификаторов, значительно влияют на надмолекулярную организацию полимеров.
