Исследование линейных и сетчатых случайных полимерных систем методами компьютерного моделирования

• Автор: Гаврилов, Алексей Андреевич
• Шифр специальности: 02.00.06, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Глава 1. Обзор экспериментальных и теоретических подходов
Часть 1.1. Исследование самоорганизации случайных сополимеров в объеме
Раздел 1.1.1. Теоретические подходы
Раздел 1.1.2. Исследования методами компьютерного моделирования
Раздел 1.1.3. Экспериментальные данные
Раздел 1.1.4. Заключение
Часть 1.2. Исследование самоорганизации в пленках
Раздел 1.2.1. Теоретические подходы
Раздел 1.2.2. Исследования методами компьютерного моделирования
Раздел 1.2.3. Экспериментальные работы
Раздел 1.2.4. Заключение
Часть 1.3. Исследование свойств слабосшитых сеток
Раздел 1.3.1. Теоретические подходы
Раздел 1.3.2. Исследования методами компьютерного моделирования
Раздел 1.3.3. Экспериментальные данные
Раздел 1.3.4. Заключение
Глава 2. Описание метода расчета
Часть 2.1. Метод диссипативной динамики частиц
Часть 2.2. Моделирование химических реакций
Часть 2.3. Использованные методы характеризации структуры и свойств
Часть 2.4. Использованные программы и вычислительные ресурсы
Глава 3. Исследование фазового поведения случайных линейных сополимеров в объеме
Часть 3.1. Описание системы
Часть 3.2. Случайные симметричные сополимеры с коррелированной последовательностью. Результаты и обсуждение
Часть 3.3. Фазовые диаграммы случайных диблок-сополимеров и мультиблок-сополимеров. Результаты и обсуждение
Часть 3.4. Выводы
Глава 4. Самоупорядочение в тонких пленках в процессе поликонденсации на подложках с узором

Часть 4.1. Описание системы
Часть 4.2. Результаты и обсуждение
Часть 4.3. Выводы
Глава 5. Структура и свойства случайно сшитых сеток
Часть 5.1. Описание системы
Часть 5.2. Результаты и обсуждение
Часть 5.3. Выводы
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Целью данной работы является исследование влияния случайности на свойства полимерных систем, в частности, фазового поведения линейных сополимеров со случайной первичной последовательностью в объеме и тонких пленках, а также структуры и свойств случайно сшитых сетчатых полимеров.
Важность данной работы обусловлена тем, что в лабораторных экспериментах и на производстве, как правило, используются линейные полимеры, имеющие молекулярно- и блочно-массовые распределения, далекие от дельта-функций (т.е. полидисперсные полимеры). В то же время, такие системы гораздо менее изучены в теоретических работах и методами компьютерного моделирования (как правило, изучаются монодисперсные полимеры). Также крайне интересным представляется изучение расплавов случайных сополимеров в условиях ограниченной геометрии, в частности в тонких пленках. Именно полимерные покрытия и пленки в настоящий момент наиболее отработаны технологически, и открываются большие перспективы в получении структурированных тонких пленок со специальными свойствами.
Сетчатые полимеры, в частности резины, также относятся к системам со случайной структурой - в процессе вулканизации в таких системах образуется большое количество субцепей разных длин. Изучение таких систем теоретическими подходами практически невозможно из-за их сложной структуры; поэтому влияние структуры случайных сетчатых полимеров на их свойства (в частности, механические) до сих пор остается не вполне ясным.
Таким образом, влияние случайности на структуру и свойства рассматриваемых полимерных систем представляется важной фундаментальной и прикладной научной задачей.
Первая глава содержит обзор экспериментальных и теоретических подходов,
используемых для изучения самоорганизации линейных блок-сополимеров, а также
для изучения структуры и механических свойств полимерных сеток. В первой
части подробно рассмотрены основные подходы к изучению фазового поведения
линейных сополимеров с различными первичными последовательностями. Вторая
часть посвящена проблемам самоорганизации сополимеров в тонких пленках, в
том числе при наличии подложек с узором. В третьей части рассматриваются

наблюдаются бездефектные структуры, авторы это объясняют тем, что в области угла эффективный период подложки увеличивается (Рис. 26)
Рис. 26 - Иллюстрация увеличения периода структуры в области угла. Из работы
124].
Далее с помощью моделирования методом цепи в среднем поле авторы показывают, что гомополимеры скапливаются в области угла, тем самым выступая в роли поверхностных агентов и помогая формировать структуры без дефектов.
Как правило, в экспериментальных работах не рассматриваются сополимеры с числом блоков более чем 2. В работе [72] впервые рассмотрено воспроизведение простого узора в виде полосок триблок-сополимером полистирол-полиметиметакрилат-полистирол. Авторы показывают, что такой сополимер позволяет существенно увеличить диапазон Ь5, в котором наблюдаются бездефектные структуры (Рис. 27).
Рис. 27 - СЭМ-изображения пленок, полученных в работе [72]. Числа на каждой картинке соответствуют периоду узора Д. Объемный период структуры £0=50нм.
Из работы [72].