Влияние центробежной силы и сдвигового напряжения на молекулярные и гидродинамические характеристики комплексов фуллерена с полимерами в растворах

• Автор: Краснов, Илья Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Фуллеренполимерные системы литературный обзор

1.1. Конформационные свойства гибкоцепных полимеров

1.2. Фуллсрены

1.3. Свойства фуллеренполимерных систем

1.4. Свойства фуллеренполимерных комплексов в растворах

Глава 2. Экспериментальные методы и исследованные образцы

2.1. Метод скоростной седиментации

2.2. Метод поступательной диффузии

2.3. Капиллярная вискозиметрия и реология

2.4. Объекты исследования
Глава 3. Влияние центробежной силы ультрацентрифуги на
гидродинамические и структурноконформационные СВОЙСТВа КОМПЛеКСОВ ПОЛИМерОВ С фуЛЛереНОМ С6 в
разбавленных растворах
3.1. Гидродинамические и молекулярномассовые
характеристики комплексов полимеров с фуллереном С6о
3.2. Влияние центробежной силы на структуру раствора
комплексов полимеров с фуллеренами
Заключение к главе 3
Глава 4. Влияние сдвигового напряжения в потоке на структуру растворов поливинилпирролидона и его комплексов с фуллереном С
4.1. Г идродинамические характеристики растворов ПВП и ПВПС
4.2. Сравнение вязкостных характеристик растворов ПВП и ПВПСбо в зависимости от фадиента скорости потока
4.3. Концентрационная зависимость динамической вязкости растворов комплекса ПВПСбо
4.4. Зависимость реологических свойств комплекса ПВПСбо от содержания фуллерена и молекулярной массы полимера
Заключение к главе 4 Заключение
Основные публикации по теме диссертации
Благодарности
Список литературы


Возрастание константы седиментации растворов фуллеренполимерных комплексов при уменьшении угловой скорости вращения ротора ультрацентрифуги от величин, характерных для растворов полимерной матрицы, до значений, которые можно было бы ожидать для надмолекулярных структур, если бы они не разрушались под действием центробежной силы, обусловлено увеличением молекулярной массы и размеров формирующихся в них надмолекулярных ассоциативных структур. В области разбавленных растворов частицами, ответственными за реологическое поведение растворов фуллеренполимерных комплексов, являются изолированные макромолекулы или унимеры, в которых одна макромолекула полимера связана с молекулами фуллерена. Соответственно, не зафиксировано различия в вязкостных характеристиках растворов полимерной матрицы и комплексов, приготовленных на ее основе. Увеличение концентрации в области выше точки Дебая сопровождается ускоренным ростом динамической вязкости раствора фуллеренсодержащего комплекса по сравнению с вязкостью раствора матричного полимера что вызвано тем, что молекула фуллерена является точкой дополнительного зацепления макромолекул или стабилизирует уже существующие точки физических зацеплений полимерных цепей В области очень высоких концентраций, когда число физических зацеплений полимера достаточно велико, роль межмолекулярного связывания за счет молекул фуллерена становится менее заметной, и значения реологических характеристик растворов комплекса и полимерной матрицы становятся близкими. В условиях, когда на одну макромолекулу полимера приходится менее одной молекулы фуллерена или когда молекулярная масса полимера невелика, количество индуцированных фуллереном связей между полимерными цепями даже в области высоких концентраций становится пренебрежимо малым, и реологические свойства растворов таких комплексов практически совпадают поведением растворов матричного полимера. Личный вклад автора состоял в участии в постановке задач исследований, в непосредственном выполнении экспериментов, обобщении и анализе полученных результатов. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Девятой всероссийской научной конференции студентовфизиков Красноярск, , III Всероссийской Каргинской конференции Полимеры Москва, , Ii i iv I i i , i, , 1, 2 и 3 СанктПетербургской конференции молодых ученых Современные проблемы науки о полимерах СанктПетербург, , , , , i, , i ii Ii i i ii v, , , Ii i i ii i i, , , , 6 Ii i ii i i, i, , i , , , ii, i, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ, из них 3 статьи и тезисов докладов на Международных и Всероссийских конференциях. Глава 1. Конформационные свойства гибкоцепных полимеров. Физические свойства полимеров определяются их химической структурой. Связь эта очень сложна, и для е понимания, в частности, рассматривают такое понятие как гибкость полимерной цепи, которая, в свою очередь, определяет форму и поведение макромолекулы в растворе. Изначально гибкость полимерной цепи связывают с особым видом теплового движения внутренним вращением соседних звеньев макромолекулы относительно друг друга. Изменение формы молекул под влиянием теплового движения или внешнего воздействия, не сопровождающееся разрывом химических связей, называется конформационным превращением. В наиболее простом приближении реальная полимерная цепь заменяется модельной, состоящей из 1 линейных сегментов постоянной длины А, свободно вращающихся относительно точек их сцепления между собой. Ь ЫА. Такое приближение называется моделью свободно сочлененной цепи и может быть использовано для описания кон формационных свойств гибких цепных полимерных молекул 1 5. Так же как и среднеквадратичное расстояние между концами, радиус инерции 8 расстояние от центра масс цепи до каждого 1го звена Я является важной характеристикой макромолекулярных размеров. Здесь суммирование производится по всем п элементам цепи. В модели персистентной цепи учитывается ориентационное близкодействие элементов цепи. Корреляция между элементами выражается в том, что среднее по конформациям значение косинуса угла между соседними элементами не равно нулю и одинаково для всех элементов цепи. Такое усреднение приводит к выводу о том, что ориентационные корреляции затухают вдоль цепи экспоненциально с некоторой характерной длиной затухания.