Взаимосвязь структуры и молекулярной подвижности с транспортными и сорбционными свойствами аморфных тефлонов AF

• Автор: Токарев, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Структура н свойства перфорированных полимеров

2.2. Моделирование полимеров методом компьютерного эксперимента

2.3. Термодинамика и кинетика сорбции газов в полимерах

2.4. Днпольдипольные взаимодействия

3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Квантовохимические расчеты

3.2. Экспериментальные методы изучения структуры аморфных ТсфлоиовАР

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Квантовохимическое изучение структу ры аморфных ТефлоновАР
4.2. Барьеры вращения в аморфных перфорированных полимерах.
4.3. Термодинамика сорбции и диффузия органических паров
в аморфном тефлоне АР
4.4 РАСЧЕТМЕЖМОЛЕКУЛЯРПЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМЕ ПОЛИМЕРПЕНЕТРАНТ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Перечисленные свойства и ряд других обусловили широкое применение иерфторированных полимеров в химической, автомобильной, космической, электронной промышленностях, в медицинских устройствах, в качестве упаковочных материалов, покрытий и т. В связи со сказанным выше, несколько неожиданным может показаться факт, что интерес к перфорированным полимерам в качестве мембранных материалов непористых полимерных мембран появился только в х годах XX века. Подчеркнем, что здесь не идет речь о применяющейся в топливных элементах протонпроводящей мембране Еоп, т. Групп БОзН, обеспечивающим эстафетный транспорт протонов. Несмотря на достаточно ранние исследования газоразделительных свойств ПТФЭ и тефлона РЕР, они не обнаружили привлекательных параметров проницаемости . Однако, уже в работе Брандта и Анизаса были отмечены необычно низкие энергии активации диффузии газов, которые заставили авторов задуматься об особенностях структуры ПТФЭ. Низкая проницаемость перфорированных полимеров связана, вероятно, с тем, что они являются частично кристаллическими часто с высокой степенью кристалличности, что приводит к снижению коэффициентов проницаемости. Удивительно, что и тефлон РЕР обладает значительной кристалличностью, что не характерно для статистических сополимеров. Ситуация резко изменилась с появлением в начале х годов аморфных стеклообразных перфторированных полимеров, прежде всего аморфных тефлонов фирмы . Хотя в первых патентах были описаны сополимеры различных составов, промышленно получают два сополимера АР, где п0, и АР где п0,. Эти полимеры растворимы в перфторированных растворителях, поэтому из них можно получать, изучать и использовать пленки и мембраны. Кроме того, описан гомополимер п1, , его пленки были получены из расплава. Примерно в те же годы были описаны методы синтеза других, структурно родственных перфторированных полимеров с циклическими фрагментами в основной цепи НуЛоп и СУТОР . Наибольшее внимание исследователей привлекли аморфные тефлоны АР, поскольку уже первые исследования показали, что эти полимеры отличаются весьма высокой газопроницаемостью , , , , что сделало актуальным изучение их физических свойств и особенностей структуры. Рассмотрим этот вопрос несколько подробнее. В Таблице 2. Тефлонов АР по данным обзора . Плотность аморфных Тефлонов АР значительно ниже, чем у ПТФЭ 2,2, гсм3 или тефлона РЕР 2,2, гсм3. Это отражается в весьма высокой доле свободного объема в этих полимерах, которая составляет около 0. Аморфные Тефлоны АР обладают уникальными оптическими свойствами. Они практически не поглощают свет во всем диапазоне видимой и ближней ИКобласти длина волны 0 нм, что предопределило интерес к ним, как к материалам оптических волокон волноводов. Их коэффициенты преломления наиболее низкие среди всех охарактеризованных твердых органических полимеров. Они также обладают слабым изменением относительного оптического коэффициента напряжений по сравнению с такими полимерами как полистирол ПС или полиметилметакрилат, что важно для использования в оптических устройствах, подвергаемых деформации в ходе использования. У аморфных Тефлонов АР низкая теплопроводность по сравнению с такими полимерами как ПТФЭ 0,, ПС 0,, поливинилхлорид 0, здесь величины приведены в Втм К. Важным свойством аморфных Тефлонов АР, впрочем, общим с другими перфторировнными соединениями, является низкая поверхностная энергия, мерой которой может служить контактный угол смачивания. Для дистиллированной воды у этих полимеров он примерно такой же, как и у ПТФЭ 08. В то же время для полиэтилена он составляет . Это свойство является причиной плохой смачиваемости и низких коэффициентов трения. В Таблице 2. Об их высокой газопроницаемости речь уже шла выше этот вопрос будет дальше обсуждаться в последующих разделах диссертации. Здесь лишь отметим, что коэффициенты проницаемости РОг относятся для АР и ПТФЭ как 01. Особый интерес представляет вопрос о связи структуры и газоразделительных свойств аморфных Тефлонов АЕ За последние десятилетия накоплена большая информация по влиянию химической структуры полимеров на их свободный объем и определяемые им транспортные и термодинамические параметры коэффициенты диффузии и проницаемости газов, параметры изотерм сорбции и другие ,.