Динамическая поверхностная упругость адсорбционных и нанесенных пленок неионных полимеров на водной поверхности

• Автор: Акентьев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление
Введение

I. Литературный обзор

1.1. Равновесные поверхностные свойства растворов неионных

полимеров

1.2. Динамические поверхностные свойства растворов неионных

полимеров

1.3. Основы теории поверхностной дилатационной вязкоупругости

1.4. Поверхностная вязкоупругость растворов полимеров

1.5. Вязкоупругость нанесенных пленок полимеров

1.6. Задачи исследования

П. Экспериментальные методы и методика измерения
III. Динамическая поверхностная упругость растворов неионных
полимеров
III. 1 Растворы ПЭГ и ПЭО
II 1.2 Растворы ПВП
Ш.З Растворы ПНИПАМ
IV Эллипсометрическиое исследование полимерных пленок
IV. 1 Адсорбционные пленки ПЭГ
IV.2 Адсорбционные пленки ПВП
ПАЗ Адсорбционные пленки ПНИПАМ
V Нанесенные пленки неионных полимеров
V. Пленки ПЭО
V.2 Пленки блоксополимеров ПЭО и полистирола
Выводы
Условные обозначения
Литература


Одна из характерных особенностей адсорбционных полимерных пленок на поверхности жидкости заключается в длительном установлении равновесных значений поверхностных свойств, иногда происходящем в течение многих часов. В отличие от статических, динамические свойства полимерных пленок исследованы в значительно меньшей степени, что может быть связано с экспериментальными трудностями измерения поверхностных свойств вдали от равновесия . До недавнего времени динамика полимерных пленок исследовалась главным образом с помощью измерения кинетической зависимости поверхностного натяжения 3, , . При этом создание повой жидкой поверхности может сопровождаться возникновением нелинейных гидродинамических процессов, влияющих на результаты измерений . Если же процесс адсорбции происходит долгое время по сравнению со временем гидродинамической релаксации, то па результаты могут повлиять медленные процессы в системе, например, испарение жидкости с поверхности. Поверхностное натяжение растворов поверхностноактивных полимеров обычно монотонно убывает со временем, стремясь к некоторому пределу, зависящему от концентрации полимера и его поверхностной активности. В растворах синтетических полимеров длительное установление равновесного поверхностного натяжения было замечено впервые в работе , где отмечалось, что эффект старения поверхности проявляется в случае полимеров с высокой молекулярной массой и только в области малых концентраций. С уменьшением концентрации полимера время достижения равновесной величины поверхностного натяжения увеличивалось. Основные закономерности изменения поверхностного натяжения со временем жизни поверхности во многом напоминали соответствующие результаты для растворов низкомолекуляриых ПАВ. Поэтому естественно было предположить, что, как и в растворах большинства ПАВ, кинетика адсорбции полимеров контролируется молекулярной диффузией из объема раствора к поверхности. Соответствующая краевая задача для уравнения диффузии была решена в работе Уорда и Тордея . Поскольку результаты в дальнейшем широко использовались при исследовании кинетики адсорбции поверхностноактивных полимеров , остановимся на них более подробно. Это означает, что вблизи поверхности раздела можно выбрать область объемной фазы макроскопической толщины, с концентрацией СЛ. ПАВ х расстояние от поверхности. НтСх, С0, НтСх, С4. С0 объемная концентрация. Сх,0 С0, х0, С0,0 0. Г0 0. ГЫаслтшту. Г 2С0 V п
В дальнейшем соотношения 6, 7 часто использовались при оценке механизма адсорбции макромолекул на различных межфазных границах. При этом, однако, величина адсорбции, как правило, непосредственно не измерялась, а оценивалась из данных по динамическому поверхностному натяжению. ПВАц в воде и полистирола в тетралине, с помощью метода висящей капли. Г0 равновесная адсорбция. Найденные времена релаксации поверхностного натяжения г по порядку величины совпадали с оценками по соотношению 8, указывая тем самым на диффузионноконтролируемую кинетику адсорбции. В работе методом отрыва кольца исследована кинетика изменения поверхностного натяжения водных растворов ПЭГ в широком диапазоне молекулярных масс. Было обнаружено, что поверхностное натяжение растворов данного полимера уменьшается со временем, достигая стационарного значения через 8 часов после начала эксперимента. Причем с увеличением концентрации ПЭГ время достижения равновесного значения сокращалось. Кроме того была обнаружена зависимость кинетики изменения поверхностного натяжения от длины оксиэтиленовой цепи. Фактором, определяющим кинетику изменения поверхностного натяжения со временем, по мнению авторов , служит диффузия макромолекул из объема в поверхностный слой. Исследование кинетики изменения поверхностного натяжения растворов ПЭО химический аналог ПЭГ в широком диапазоне молекулярных весов и температур было проведено в работах Гласса , . Было показано, что температура раствора существенно влияет на ход кинетических кривых как для полимера с высокой молекулярной массой 6, так и для олигомеров. Ма среднемассовая молекулярная масса.