Введение 2
Глава 1. Полимерные смеси и совместимость полимеров 5
1.1 Полимерные смеси 4
1.2 Критерий совместимости системы полимер-полимер 5
1.3 Полимерные мембраны на основе бинарных смесей полимеров 16
Глава 2. Экспериментальная часть 25
2.1 Объекты исследования 25
2.2 Методика эксперимента 26
2.3 Принцип действия Фурье-спектрометра 30
Глава 3. Результаты и обсуждение 35
3.1 Применение ИК-спектроскопического метода конформационно- неоднородных зондов для изучения локальной динамики бинарных полимерных смесей 36
3.2. ИК-Фурье-спектры смесей поливинилбутираль/полиэтиленгликоль и
конформационных зондов в них 40
3.3. Температуры замораживания конформационных равновесий зондов в
смесях поливинилбутираль/полиэтиленгликоль 47
Выводы 57
Одним из способов модификации физических и физико-химических свойств полимерных материалов является использование смесей полимеров. Это позволяет формировать уникальные микро- и наноразмерные структуры, недоступные в случае использования однокомпонентных систем. Направленное изменение состава полимерной смеси позволяет регулировать пористую структуру, морфологию, кристалличность и другие характеристики полимерного материала, определяющие сферу и условия его использования [1].
Различные смеси индивидуальных полимеров широко изучаются, поскольку из них могут быть изготовлены новые мембранные материалы различного назначения. Например, представляет интерес использование бинарных смесей поливинилбутираля (ПВБ) с другими полимерами, что позволяет получать материалы с новыми эксплуатационными свойствами [2]. В исследовался ПВБ в сочетании с поливинилиденфторидом для создания ультрафильтрационных и микрофильтрационных мембран. Известно, что индивидуальный ПВБ используется для изготовления новых и недорогих пористых мембран, обладающих термической и химической устойчивостью, относится к термопластам. Поливинилиденфторид является термопластичным фторированным полимером и характеризуется высокой химической стойкостью в широком диапазоне температур. В сравнении с другими фторопластами он имеет ряд преимуществ, таких как высокие механические характеристики, низкий удельный вес и широкое технологическое применение.
Цель данной работы - ИК-спектроскопическое исследование локальной молекулярной динамики бинарных смесей полимеров ПВБ и полиэтиленгликоля (ПЭГ) и зависимости её от процентного соотношения полимеров.
Одной из важных характеристик молекулярной подвижности в полимерах являются вторичные релаксационные переходы, которые проявляются при температурах ниже температуры стеклования. Метод ИК-Фурье спектроскопии конформационных зондов позволяет определить температуру релаксационных переходов и отнести их к определённым релаксаторам конкретного индивидуального полимера [4]. В данной работе мы использовали конформационные зонды для изучения релаксационных переходов в бинарных смесях полимеров с целью определения возможности применения к ним подхода, отработанного в [4] для индивидуальных полимеров .
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- подбор конформационных зондов с разными активационными объемами, которые позволяют изучать локальную динамику различных фрагментов макромолекул;
- экспериментальное исследование ИК-Фурье-спектров зондов,
внедрённых в смеси ПВБ и ПЭГ, в температурном интервале 300-100 К;
- обработка ИК-Фурье-спектров, выделение аналитических
конформационно-чувствительных полос поглощения зондов;
- определение температур замораживания конформационных переходов молекул зондов в смесях ПВБ и ПЭГ;
- отнесение полученных температур вторичных релаксационных переходов к типам локальной подвижности в полимере;
- определение эффективных размеров подвижных элементов свободного объема в бинарных системах при комнатной температуре и зависимости их от процентного состава смеси.
1. Показана возможность применения ИК-спектроскопического метода конформационно-неоднородных зондов для исследования локальной динамики бинарных смесей полимеров.
2. Определены температуры замораживания конформационных переходов зондов, отражающие вторичные релаксационные переходы в бинарных смесях полимеров.
3. Определены эффективные размеры элементов свободного объема в смесях полимеров.
4. Эффективные размеры элементов свободного объема в смесях полимеров зависят от состава смеси и влияют на проницаемость по кислороду для мембранного газоразделения.
