Гелеобразование в полимерных растворах как способ создания надмолекулярной структуры материалов на примере полиакрилонитрила

• Автор: Удра, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Гелеобразное состояние полимеров

1.1.1. Определение и классификация полимерных гелей

1.1.2. Термообратимые гели.

1.1.3. Переход раствор гель

1.2. Фазовые переходы и гелеобразование в полимерных растворах под

действием механического поля

1.2.1. Термодинамический и кинетический аспекты проявления механического ноля.

1.2.2. Воздействие механического поля на структуру полимерных систем .

1.3. Гели полиакрилонитрила
1.3.1. Химические гели ПАН.
1.3.2. Физические гели ПАН.
1.3.3. Вязкоупругие свойства физических гелей ПАН
1.3.4. Воздействие механических полей на системы на основе ПАН
1.4. Заключение
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методика приготовления раствора и гелей.
2.3. Методы исследования.
2.3.1. Светопропускание и спектр мутности
2.3.2. Ротационная вискозиметрия.
2.3.3. Сканирующая электронная микроскопия.
2.3.4. Оптическая микроскопия
2.3.5. Рентгеновская дифракция.
3. КИНЕТИЧЕСКИЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕЛЕЙ ПАНПК В СТАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.
3.1. Кинетика гелеобразования в системе ПАНПК.
3.2. Изменение морфологии системы в процессе фазового разделения.
3.3. Изменение механических характеристик системы в процессе
гелеобразования.
3.4. Зависимость морфологии гелей и ксерогелей от времени
гелеобразования в системе ПАНПК
4. ВЛИЯНИЕ ОДНОРОДНОГО СДВИГОВОГО ПОЛЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ
ГЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ ПАНПК
5. ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЕ С ПЕРЕМЕННЫМ ГРАДИЕНТОМ СДВИГОВОГО
ПОЛЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАПИЛЛЯРАХ
5.1. Режимы течения раствора в капилляре.
5.2. Структура и морфология получаемых образцов
6. ВЫВОДЫ
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


ПАНПК на морфологию получающихся гелей и ксерогелей как в механически невозмущенной системе, так и в системе возмущенной сдвиговым полем. Научная новизна работы. Все исследования были проведены с малоизученным ПАН сверхвысокой молекулярной массы, который был синтезирован в Обнинском филиале НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты могут быть использованы как при оптимизации существующих, так и при создании новых технологий получения материалов на основе ПАН, таких как волокон, пленок, фильтров, абсорбентов, носители для различных наполнителей. Кинетические особенности фазовых переходов в системе ПАНПК, определенные в работе, могут быть полезны для исследований, направленных на более полное понимание процессов формирования структуры в системах ПАН растворитель. Апробация работы. Херсонисос, Крит, Греция, , XXIII реологическом конгрессе Валдай, , XIII Всероссийской конференции Структура и динамика молекулярных систем Яльчик, , IV Всероссийской Каргинской конференции Наука о полимерах му веку1 Москва, . Диссертация состоит из общей характеристики работы, обзора литературы, методической части, результатов исследования и их обсуждения, общих выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 3 страницах текста, содержит 2 таблицы, рисунков и список цитируемой литературы из 9 наименований. Свойства полимерных материалов во многом определяются их надмолекулярной структурой. Если химические свойства полимеров задаются строением цепей макромолекул и, в первую очередь, наличием тех или иных функциональных групп в элементарных звеньях макромолекулы, то основные физические свойства материала обусловливаются именно надмолекулярной организацией макромолекул. Это, прежде всего, относится к механическим характеристикам материала
Под термином надмолекулярная структура обычно подразумевают физическую структуру полимерных тел, обусловленную различными видами упорядочения макромолекул 4,5. В зависимости от химического строения, жесткости макромолекул и особенно условий образования различают большое число форм и многоступенчатость молекулярных структур. Хорошо известно, что один из распространенных и эффективных путей создания надмолекулярной структуры полимеров фазовое разделение в бесструктурных системах, таких как растворы или расплавы 6,7. В случае растворов важным этапом на пути от жидкого состояния к твердому является этап формирования гелей, причем именно структура гелей во многом определяет строение и свойства соответствующих полимерных материалов. Полимерные гели благодаря своим структуре и свойствам нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Они являются важной составляющей многих продуктов химической, фармацевтической, медицинской, пищевой промышленности. Это связано с тем, что гелеобразное состояние является обычным состоянием для природных высокомолекулярных веществ, в то же время, в случае синтетических полимеров многие процессы их получения и частично переработки связаны с этим состоянием 6,7. Гельстадия используется как промежуточный шаг при создании материалов с контролируемыми свойствами 2,7,8. Благодаря возможности в широких пределах управлять структурой гелей область их использования постоянно расширяется. В общем случае, понятие гель можно определить как поликомпонентная система, состоящая из высокомолекулярного вещества и низкомолекулярной жидкости с преобладающим содержанием последней и проявляющая способность к высокой обратимой деформации при практическом отсутствии текучести 7. Гель также можно охарактеризовать как бинарную или многокомпонентную систему, состоящую из пространственной сетки, узлы которой образованы макромолекулами или их агрегатами, в которой распределены молекулы низкомолекулярной жидкости. Макромолекулярные сетки при достаточно высокой концентрации полимера могут также образовываться и в растворах. Основное отличие раствора от геля состоит в том, что в растворах такие сетки имеют флуктуационный характер, то есть непрерывно разрушаются и образуются под влиянием теплового движения. В геле сетка имеет термодинамическую природу.