Количественный анализ структуры частично кристаллических полимеров и композитов на их основе по данным атомно-силовой микроскопии

• Автор: Багров, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание
1. Введение

2. Литературный обзор

2.1 Общие сведения о кристаллических полимерах.

2.2 Об изменениях структуры поверхности при растяжении полимерных пленок

2.2.1 Изучение деформаций с помощью атомносиловой микроскопии

2.2.2 Особенности деформации систем твердое покрытие на податливом основании.

2.3 Структура и свойства белков паутины.

2.3.1 Ьелки как природные полимеры

2.3.2 Структура и свойства белков паутины.

3. Материалы и методы.

3.1 Описание образцов.
3.1.1 Пленки для экспериментов по изучению механизмов деформаций
3.1.2 Пленки полиЗгидрокснбутирата и композитов на его основе
3.1.3 Белки.
3.2 Методы
4. Визуализация деформаций полимерных пленок
4.1 Методика визуализации деформаций с помощью АСМ
4.2 Визуализация неупругой деформации пленки па основе полипропилена.
4.3 Изменения шероховатости поверхности при вытяжке.
4.4 Изучение систем жесткое покрытие на податливом основании
5. Изучение структуры полнЗгндрокснбутнрата и композитов на его основе
5.1 Морфология поверхности пленок нолиЗгидроксибутирата
5.2 Изучение композитов из полиЗгндрокспбутирата с лекарственными веществами
5.3 Закономерности разложения пленок полиЗгидроксибутирата.
6. Изучение надмолекулярных агрегатов белков паутины
6.1 Методические особенности изучения белков при помощи атомносиловой микроскопииXI
6.2 Нанофибриллы белка паутины.
6.3 Наблюдение монослойных ламелей белков паутины
6.4 Наблюдение двухслойных ламелей белков паутины
6.5 Образование ламелей кристаллизация белка на подложке.
6.6 Адсорбция белков 1Р9 и 2Е на подложку.
6.7 Заключительные замечания о кристаллизации белков паутины
Приложение 1 формулы аминокислот, входящих в состав белков
Список литературы


Степень кристалличности доля закристаллизованного вещества обычно составляет эта величина существенно зависит от способа обработки и структуры полимера, а также способа кристаллизации. Общий способ укладки молекул в частично кристаллических полимерах укладка фрагментов цепей параллельно друг другу. Сложенные полимерные молекулы образуют пластины ламели Рисунок 1, А, на поверхности ламелей располагаются аморфные петли, причем размер этих петель может варьироваться. Толщина ламели Ь составляет обычно нм. Особенность ламелей состоит в том, что та поверхность, на которой располагаются петли, имеет существенную большую поверхностную энергию, чем боковая поверхность кристаллическая, образованная параллельными фрагментами цепей. Наиболее распространенная форма организации ламелей сферолит он состоит из множества радиально расходящихся ламелей, в которых упорядоченные фрагменты цепей ориентированы перпендикулярно радиусу Рисунок 1. Максимальная толщина ламели равна контурной длине молекулы полимера такая идеализированная ламель, в которой все цепи полностью вытянуты, представляет собой идеальный полимерный кристалл. Такие кристаллы могут быть получены, например, путем рекристаллизации полиэтилена при высоком давлении 3. Поскольку в реальном кристалле молекулы образуют множество петель и складок, которые приводят к возникновению поверхностей с избыточной энергией, то полимерные кристаллы со сложенными цепями являются метастабильнымн 46. В противоположность этой точке зрения существуют единичные работы, в которых показано, что на энергетическом ландшафте полимера зависимость свободной энергии от размера зародыша и толщины ламели имеется глобальный минимум, которому соответствует равновесная форма кристалла с многократно сложенными полимерными цепями 7. В обеих теориях вопрос о том. Для того чтобы на него ответить, часто используют кристаллизацию в пленках, поскольку они являются квазидвумерными системами и позволяют изучать процесс кристаллизации в хорошо контролируемой геометрии 6. Полимерные пленки удобно классифицировать по их толщине 6,8. Макроскопические пленки имеют толщину более 1 мкм они рассматриваются в главе 4 и частично в главе 5 данной работы. Ультратопкис пленки толщиной от диаметра полимерного клубка до 0 нм ясно, что эта граница, как II указанная выше граница 1 мкм. Такие пленки обсуждаются в данной работе в главе 5. Наконец, самые тонкие пленки монослойные, в которых количество молекул полимера мало, а толщина пленки сопоставима с диаметром полимерного клубка или меньше его рассмотрены в главе 6, посвященной белкам паутины. Атомносиловая микроскопия АСМ является одним из важных экспериментальных методов. В ряде работ продемонстрирована эффективность АСМ для наблюдения за процессом кристаллизации полимеров в реальном времени, получены изображения ламелей в пленках различной толщины . Полимеры, исследованные в данной работе, относятся к биосовместимым материалам за исключением поливинилхлорида, который использовался для отладки деформационною устройства. Под биосовместимостыо в данном случае понимается комплекс физических и биохимических особенностей, которые обеспечивают желаемую реакцию тканей на материал. Основные требования, предъявляемые к биосовместимым материалам, следующие инертность материал должен быть нетоксичным, не вызывать воспаления, раздражения и аллергии и т. Биосовместимые материалы делятся на деградирующие биоразлагаемые и стабильные. К первым относятся исследованные в данной работе белки паутины п полиЗгидроксбиутират, ко вторым полипропилен. АСМ является одним из важнейших методов для изучения этих процессов, как в кристаллических, так и в аморфных полимерах. Изучение деформаций с помощью атомносиловой микроскопии Методы описания деформаций твердых тел в зависимости от того, исследуется ли образец после деформации или непосредственно в ходе нее, можно разделить на две группы. Когда деформация и изучение образца производятся на разных устройствах, экспериментатора обычно интересуют средние характеристики и параметры образца, а не особенности его конкретной точки или области.