Поверхностная сегрегация в многокомпонентных полимерных системах

• Автор: Волков, Илья Олегович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Рассматривая, в качестве примера случай одноосного растяжения, можно назвать ряд факторов, которые могут влиять на состав и структуру поверхностных слоев полимера по мере вытяжки. Прежде всего, это увеличение площади поверхности образца которое предполагает наличие массоперсноса по направлению от объема к поверхности. Как результат, поверхностные слои полимера первоначально обогащенные поверхностноактивным компонентом, могут разбавляться более глубокими слоями, при этом степень сегрегации может снизиться. Другой фактор, способный оказать влияние на поверхностный состав при деформации, это вытягивание макромолекул вдоль оси растяжения. Этот фактор становится существенным в блоксополимерах, где поверхностная сегрегация осуществляется путем преимущественного выхода на поверхность блоков компонента с меньшей поверхностной энергией. По существу, все известные явления, сопровождающие механическую деформацию полимеров, такие как ориентация надмолекулярных структурных элементов, рекристаллизация, локальный рост молекулярной подвижности, увеличение свободного объема, микрорастрескивание, и др. Поэтому анализ изменений в составе и структуре многокомпонентных полимеров в ходе механической деформации не только представляют самостоятельный интерес, но и могут служить своеобразным зондом для изучения структурных превращений, сопутствующих деформации. В настоящей работе методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС и сканирующей электронной микроскопии СЭМ исследовано влияние механической деформации и последующей релаксации на строение многокомпонентных полимеров на основе хлоропренового каучука 5. Методы исследования поверхности многокомпонентных полимерных систем. Для анализа поверхности применяется целый ряд методов. Первичную информацию о составе поверхности можно получить из величины поверхностного натяжения 6 9. Простейшим методом, позволяющим оценить поверхностное натяжение полимера, является метод измерения краевых углов смачивания рис. Если известно, какие именно химические группы содержит образец, по величине 0 можно оценить состав поверхностного слоя. Например, метод измерения краевых углов смачивания был использован для оценки распределения полярных и неполярных групп на поверхности синдиотактического полиметилметакрштата ПММА и его смесей с изотактическим изомером , . Измерив краевой угол смачивания несколькими жидкостями, можно определить поверхностное натяжение полимера. Для этого строится зависимость соб0 от поверхностного натяжения жидкости у Полученная экспериментальная зависимость аппроксимируется прямой. Пересечение этой прямой с линией соб0 1 дает искомую оценку поверхностного натяжения полимера у рис. Основной недостаток методов, основанных на измерении поверхностного натяжения, заключается в том, что они позволяют лишь качественно оценить поверхностный состав. Рис. Измерение краевого угла смачивания полимера. Рис. Определение поверхностного натяжения полимера. Подробную информацию о составе поверхности позволяют получить спектральные методы, такие как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС, X От англ. X i i , массспектрометрия вторичных ионов МСВИ, спектроскопия ионного рассеяния СИР, ИКспектроскопия многократно нарушенного полного внутреннего отражения ИК МНПВО и др. Наибольшее распространение для исследования поверхности получил метод РФЭС, который позволяет определить большинство химических элементов в приповерхностном слое толщиной порядка нанометра . Метод РФЭС основан на явлении фотоэффекта. При взаимодействии рентгеновского фотона с атомом происходит фотоионизация внутреннего электронного уровня . Ек 2. Есв энергия связи электрона данной электронной оболочки. Измеряя Ек и зная Уу можно определить . Величины Есв характеристичны для каждого химического элемента поэтому из обзорного РФЭспектра можно установить элементный состав образца. Химически неэквивалентные атомы одного и того же элемента дают пики энергетических уровней с измеряемой разностью Есв. По аналогии с ЯМР эта разность называется химическим сдвигом.