Формирование полимерных нанослоев на твердой поверхности

• Автор: Шибанова, Ольга Богдановна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Конформация макромолекул и свойства полимерного нанослоя.

1.1.1. Скейлинговая теория. Полимерные щетки.И

1.1.2. Теория самосогласованного поля.

1.1.3. Адсорбция гомополимеров. Теории и эксперимент

1.1.4. Методы молекулярного моделирования.

1.2. Привитая полимеризация как метол создания полимерных нанослосв на твердой поверхности.

1.2.1. Инициирование привитой полимеризации

1.2.2. Привитая полимеризация от поверхности

1.2.2.1. Свободная радикальная полимеризация
1.2.2.2. Контролируемая радикальная полимеризация.
1.2.2.3. Катионная и анионная полимеризации.
1.2.2.4. Другие методы полимеризации для создания привитого слоя. Эффективность методов привитой полимеризации от поверхности.
1.2.3. Прививка полимеров к поверхности
1.3. Кинетические аспекты адсорбции полимеров.
1.4. Выбор объектов и методов исследования тонких полимерных пленок.
Постановка задач диссертационной работы.
ГЛАВА И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМЕТОДИЧЕСКАЯ
2.1. Методы исследования тонких полимерных слоев
2.1.1. Нульэллипсометрия.
2.1.1.1. Поляризованный свет
2.1.1.2. Основное уравнение эллипсометрии.
2.1.1.3. Отражение поляризованного света. .
2.1.1.4. Экспериментальная установка нульэллинсометрии.
2.1.1.5. Определение количества вещества на поверхности.
2.1.2. Атомная силовая микроскопия
2.1.2.1. Принцип работы атомного силового микроскопа
2.1.2.2. Режимы работы атомного силового микроскопа.
2.1.3. Рентгеновская рефлектомстрия.
2.1.3.1. Отражение электромагнитных волн
2.1.3.2. Отражение в гомогенном слое
2.1.3.3. Влияние неровностей на 1ранице раздела сред
2.1.3.4. Показатель преломления среды
2.1.3.5. Экспериментальная установка.
2.1.4. Углы смачивания.
2.1.5. Дополнительные методы исследования
2.2. Объекты исследования
2.2.1. Синтез и свойства исследованных полимеров.
2.2.2. Растворители
2.2.3. Дополнительные вещества.
2.2.4. Приготовление твердой поверхности.
2.2.5. Синтез модельных систем. Реакция ацилирования
2.3. Методики приготовления полимерных нанослоев с заданными свойствами
2.3.1. Приготовление полимерных нанослоев методом адсорбции
2.3.2. Приготовление полимерных нанослоев методом прививки к адсорбированному слою.
2.3.3. Селективное переключение полимерных нанослоев
ГЛАВА III. Адсорбция первый этап создания нанослоев на твердой поверхности
3.1. Кинетика и равновесие адсорбции статистического сополимера
стирола и малеинового ангидрида
3.2. Изотерма адсорбции и конформация макромолекул на границе раздела
жидкой и твердой фаз.
3.2.1. Теоретический вывод изотермы адсорбции
3.2.2. Конформационное состояние в плотном адсорбционном слое
ГЛАВА IV. Прививка второй этап создания полимерного нанослоя
4.1. Прививка полиэтиленгликоля к гладкой минеральной поверхности.
4.1.1. Способ прививки
4.1.2. Кинетика прививки
4.1.3. Кинетика взаимодействия сукцинангидрида и диэтилен гликоля
4.2. Модификация поверхности порошков оксидов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Гомополимеры с функциональными группами на конце, которыми они закрепляются к поверхности, также как и блоксополимеры, самоорганизуются на поверхности. В случае блоксополимеров существует возможность регулировать силу притяжения, изменяя длину адсорбирующегося блока. Характеристики полимерного слоя объемная доля полимера ф, толщина адсорбированного слоя и т. Рис. Для контроля и предсказания свойств полимерной пленки на поверхности неполимерной природы необходимо понимание этой взаимосвязи. Полимерные пленки, построенные из закрепленных одним концом к плоской поверхности цепей, составляют особый класс слоев. Это связано с тем, что полимерные цепи имеют две противоположные тенденции с одной стороны они стремятся увеличить свою конформационную энтропию в большей степени короткие цепи, принимая форму гауссова клубка, с другой им предпочтительней быть полностью смоченными растворителем этой тенденции больше следуют длинные цепи. Если расстояние между цепями меньше, чем типичные размеры клубка, то оба условия не могут быть соблюдены и, как результат, цепи приобретают вытянутую конформацию, которая определяется балансом двух энергетических вкладов. В англ. Таким образом, макромолекулы, закрепленные одним концом например, привитые, конечнофункционализированные гомополимеры и блоксополимеры и вытянутые вдоль оси перпендикулярной к поверхности, образуют вид структур, которые называют полимерными щетками . Последнее время созданию полимерных щеток на твердой поверхности посвящено много теоретических и экспериментальных работ, т. Еще в х годах было обнаружено, что прививка полимерных молекул способствует стабилизации коллоидов. Иными словами, привитые макромолекулы препятствуют взаимному перекрыванию поверхностных слоев при соприкосновении, т. Природа возникновения отталкивания между двумя слоями привитых цепей связана с высоким осмотическим давлением внутри щеток. Важной характеристикой адсорбированного слоя является количество адсорбированного вещества. Функция концентрации полимера в растворе известна, как изотерма адсорбции полимера. Типичная изотерма адсорбции полимеров имеет характер так называемого сильного сродства с поверхностью, как это показано на рис. Это означает, что увеличение количества адсорбированного вещества и достижение плато изотермы адсорбции происходит в достаточно узком интервале концентраций полимера. Очевидно, что форма изотермы адсорбции связана с параметром взаимодействия Термодинамика раствора полимера также определяет характер адсорбции. Для полимера в идеальном растворителе количество адсорбированного веществ обычно возрастает неограниченно при увеличении концентрации полимера. Кроме того, более длинные цепи полимера способны заменять на поверхности короткие, что тоже приводит к более округлой форме изотермы. Существуют различные теоретические подходы, которые позволяют получить как качественную, гак и количественную картины процесса адсорбции, а также рассчитать объемную долю полимера, толщину адсорбированного привитого слоя и конформацию макромолекулы в слое. Зачастую информацию о структуре адсорбированного привитого полимерного слоя, например распределения хвостов и петель для гомополимера, можно получить только теоретически. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов дает естественно болсс богатую картину процесса адсорбции полимеров, а также позволяет понять детали структуры полученных полимерных слоев. Скейлинговая теория. В данном подразделе мы рассмотрим результаты скейлинговой теории x , и , для полимерной адсорбции из раствора. В скейлинговом подходе описываются только основные черты адсорбции полимеров и игнорируются детали на молекулярном уровне. При этом удается получить скейлинговые соотношения для адсорбированной полимерной цепи, которые дают общую физическую картину поведения полимеров при адсорбции из раствора. Прекрасное введение в концепцию скейлинга можно найти в монографии . Рассмотрим случай полимерной цепи, состоящей из звеньев диаметром я, закрепленной на плоскую поверхность одним своим концом и помещенную в растворитель. При низкой степени заполнения поверхности или низкой плотности прививки, т.