Молекулярное рассеяние света в полувзаимопроникающих полимерных сетках и полуразбавленных растворах

• Автор: Вышиванная, Оксана Валентиновна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1. Термочувствительные полимеры
1.2. Г ели, взаимопроникающие и полувзаимопроникающие сетки
1.3. Метод корреляционной спектроскопии молекулярного рассеяния света
1.3.1. Метод статического светорассеяния
1.3.2. Основы метода динамического светорассеяния
1.3.3. Динамическое светорассеяние в полуразбавленных и концентрированных полимерных растворах
1.3.4. Динамическое светорассеяние в гелях
Глава II. Экспериментальная часть
II. 1. Приготовление образцов
11.2. Методы исследования - динамическое и статическое 49 светорассеяние
Глава III. Результаты и обсуждение
III. 1. Исследование ПАА и ПВК, а также их смеси в разбавленном растворе
111.2. Исследование смеси ПАА и ПВК в полуразбавленном растворе 58 III. 3. Исследование полувзаимопроникающих сеток на основе геля ПАА
и линейного ПВК
Выводы
Список литературы

Введение
В последние годы происходит бурное развитие научных направлений, связанных с исследованием полимерных систем, восприимчивых к внешним воздействиям, таким как pH, электрическое или магнитное поле, свет, давление, температура. Особенно велик интерес к изучению термочувствительных полимеров. Поли-(1[-винилкапрол актам) (ПВК) является одним из термочувствительных полимеров. ПВК обладает следующими свойствами: растворим в воде, имеет высокую биологическую совместимость, низкую токсичность, кроме того, его нижняя критическая температура растворения (приблизительно 31-33° С) принадлежит физиологической области температур [1-5]. Такие свойства позволяют использовать ПВК в медицине (доставка и капсулирование лекарств), биологии (мембраны с регулируемой проницаемостью) и биотехнологии (сенсоры).
Слабосшитые полимерные гели на основе термочувствительных полимеров часто обладают высокой абсорбционной способностью и плохой механической прочностью в набухшем состоянии, а формирование полувзаимопроникающей полимерной сетки (полу-ВПС) позволяет улучшить механические свойства [6]. Введение линейного термочувствительного полимера в нетермочувствительный гель позволяет сделать термочувствительной всю систему. Такие полувзаимопроникающие сетки можно также применять для создания систем с регулируемым светопропусканием.
Целью данной работы является исследование динамического поведения полувзаимопроникающих сеток на основе геля ПАА и линейного термочувствительного ПВК, в условиях, когда ПВК испытывает конформационный переход клубок-глобула, а также динамических свойств полуразбавленных растворов смеси линейных ПАА и ПВК при разных температурах методами динамического и статического светорассеяния.

В основные задачи работы входило:
1. Измерение и анализ корреляционных функций интенсивности рассеянного света для разбавленных и полуразбавленных растворов смеси ПАА и ПВК при различных температурах. Интерпретация динамических мод на распределениях по времени релаксации в рамках теории, описывающей динамику полуразбавленных и концентрированных растворов с учетом вязкоэластичных взаимодействий.
2. Измерение и анализ корреляционных функций интенсивности для полу-ВПС на основе геля ПАА и линейного ПВК при различных температурах. Определение вкладов в рассеяние от динамических флуктуаций и статических неоднородностей.
3. Сравнение результатов, полученных двумя методами обработки корреляционных функций: обратным преобразованием Лапласа (пакет программ СОШТГчГ) и методом Кольрауша-Вильямса-Ватта (КВВ) для случая рассеяния света в полуразбавленных растворах и полувзаимопроникающих сетках.
4. Определение и сравнение механизмов помутнения полувзамопроникающих сеток и полуразбавленных растворов на основе ПАА и термочувствительного ПВК.
На защиту выносятся следующие защищаемые положения:
1. В полуразбавленных растворах смеси ПАА и ПВК наблюдаются несколько релаксационных мод: быстрая мода соответствует кооперативной диффузии, самая медленная мода относится к диффузионному движению кластеров макромолекул, а средние недиффузионные моды являются вязкоэластичными.
2. При температуре помутнения полу-ВПС на основе геля ПАА и линейного термочувствительного полимера резко увеличивается интенсивность рассеяния, усредненная по ансамблю, корреляционная функция имеет вид сильно вытянутой экспоненты, а в распределении по корреляционной длине быстрая и средние моды перекрываются между собой.

Уравнение (38) имеет 3 решения, соответствующих продольной и двум поперечным модам, которые можно выразить через следующие уравнения диффузии:
о К -+ Д д2
—1= у- (продольная)
8‘ 4 дх, , (39)
5 _ [поПеречнаЯ)
& С, дх,
где х-1 - координата вдоль волнового вектора моды, щ и и, - компоненты вектора смещения вдоль и перпендикулярно волновому вектору соответственно. Пространственно-временная корреляция полимерной сетки дается следующим выражением:
Ом* (
и(Д) = |м(?,0 ехр(- г)с/г (41)
Тогда нормированная корреляционная функция рассеянного электрического поля выгладит следующим образом:
(Я(?.'К(?,' + Г)) {Е(ч,0)Ед,т))
К 4>ч- т 2 - і 2 >
(И?»0| ) (№0)| )
где Е(ц,() - напряженность рассеянного электромагнитного поля, Е*(д,ї) -комплексное сопряжение Е(д,ї)-
Функция g{' q,t) зависит от поляризации рассеянного света:
(1)(д,0 = ехр[-1)2г] (поляризованный рассеянный свет)
Г Л 2 I *3 у
£(,)(дЩ) = ехр[-£>,д2г] (неполяризованный рассеянный свет) где £>/ и Д - параллельная и перпендикулярная компоненты коэффициента коллективной диффузии, которые выражаются следующим образом:
£ + -