Структурные изменения поверхности полимерных материалов в условиях объемной и поверхностной модификации по данным атомно-силовой микроскопии

• Автор: Тимофеева, Виктория Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Г ЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Возможности атомносиловой микроскопии в анализе поверхности полимерных материалов
1.1. Использование электронной микроскопии для исследования структур полимеров и композитов

1.2. Особенности использования сканирующей зондовой микроскопии.

1.2.1. Сканирующая туннельная микроскопия.

1.2.2. Атомносиловая микроскопия

ГЛАВА И. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Композиционные системы на основе полипропилена.

2.1.2. Пленки полипропилена с привитыми на поверхности полиакриламидом, поливинилпиридином и полистиролом и иммобилизованным тетрафенилпорфирином.
2.1.3. Пленки полиэтилентерефталата и ультрафильтрационные трековые мембраны.
2.2 Методы исследования.
2.2.1. Атомносиловая микроскопия.
2.2.2. Дифференциальная сканирующая калориметрия
2.2.3. Измерение механических характеристик.
2.2.4 Измерение электрофизических характеристик композиций
2.2.5. Рентгеновское рассеяние в больших и малых углах
ГЛАВА III. ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ШУНГИТОНАПОЛНЕННОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА С ОСОБЕННОСТЯМИ ЕГО СТРУКТУРЫ.
3.1. Влияние степени наполнения на структурные особенности поверхности композиций полипропилен шунгитовый наполнитель
3.1.1. Данные АСМ по изменению структуры поверхности композитов
с ростом объемного содержания ШН
3.1.2. Параметры структуры поверхности композитов ППШН
3.1.3. Степень кристалличности шунгитонаполненного ПП
3.2. Физикомеханические свойства композиций ППШН
3.2. Влияние шунгитового наполнителя на адгезионные свойства ПП.
3.2. Электрофизические свойства композиций ППШН
ГЛАВА IV. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ
ПЛЕНКИ ПОЛИПРОПИЛЕНА ПРИВИТЫХ ВИНИЛОВЫХ И АКРИЛОВЫХ ПОЛИМЕРОВ В УСЛОВИЯХ
ПОСТАКТИВАЦИОННОЙ СОПОЛИМЕРИЗАЦИИ.
4.1. Активирование поверхности полипропилена в условиях плазмохимической обработки
4.2. Динамика изменения поверхностных структур при постактивационной прививке виниловых и акриловых сополимеров
ГЛАВА V. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН.
5.1. Методы анализа структуры трековых мембран
5.2. Анализ структуры исходных пленок полиэтилентерефталата и трековых мембран с разной степенью пористости по
данным АСМ
5.3. Структура трековых мембран по данным рентгеновского
рассеяния в больших и малых углах
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Просвечивающие микроскопы позволяют одновременно с одного и того же участка образца с поперечными размерами от 0, до 1 мкм получать как электронномикроскопический снимок, так и картину электронной дифракции в области больших и малых углов. Для этого меняют величины токов в электромагнитных линзах и удаляют диафрагмы, ограничивающие конус лучей. Это дает возможность изучать не только геометрические характеристики надмолекулярных образований, но и делать выводы об упаковке полимерных молекул в этих структурах. Разрешающая способность просвечивающего микроскопа 1,52 нм. В сканирующей электронной микроскопии в осветительной системе микроскопа формируется узкий сходящийся пучок электронов, диаметр поперечного сечения которого в точке падения на исследуемый образец составляет несколько десятков ангстрем. Методом СЭМ диэлектрические материалы непосредственно исследоваться не могут, так как при падении пучка электронов на их поверхности накапливается электрический заряд, препятствующий получению изображения. Поэтому на такие материалы напыляют в вакууме тонкий проводящий слой, чаще всего золота. Интенсивность их в какомлибо направлении зависит как от формы поверхности, так и от состава данного участка образца. Это позволяет фиксировать элементы надмолекулярной структуры с размерами от единиц до сотен нанометров. Разрешающая способность СЭМ 35 нм . Некоторые, наиболее типичные примеры использования ПЭМ и СЭМ для анализа сзруктуры поверхности полимеров и композитов приведены ниже. В 3 при исследовании просвечивающей электронной микроскопией тонких пленок изо и синдиотактического полистирола иПС и сПС, было показано, что скорость роста ламелей при кристаллизации сПС существенно превышает скорость образования ламелей в пленках и ПС при тех же условиях кристаллизации. Следует отметить, что для получения достоверных данных о поверхностной структуре полимеров методом ПЭМ необходима специальная обработка образцов. Для этой цели, в частности, используется травление, причем условия травления время, соотношение реагентов, температура оказывает большое влияние на качество и достоверность получаемых изображений и должны подбираться индивидуально для каждого образца. Так, в 4 ламеллярная структура пленок полиэтилена ПЭ была выявлена только при добавлении к стандартной смеси травящих реагентов, состоящей из раствора перманганата калия в концентрированной серной кислоте, определенного количества ортофосфорной кислоты. В 5 методом ПЭМ была исследована зависимость структуры сферолитов изотактического полипропилена иПП от температуры кристаллизации и времени выдержки. Исследования проводили на предварительно микротомированных и протравленных образцах. Было показано, что при кристаллизации при температурах ниже 5С ламели в сферолитах образуют решетчатую структуру рис. При 5С структура сферолитов зависела от времени кристаллизации. Рис. ПЭМ фотографии ранней стадии роста сферолитов иПП а после мин при 0С и б после двух часов при 5С 5. Так, за 4 и более часа сферолиты принимали квадратоподобную форму. При повышении температуры кристаллизации до 0С форма сферолитов становится округлой, более типичной для иПП. Было показано, что кристаллическая структура иПП формируется в несколько стадий вначале формируются основные ламеллярные структуры, затем пространство между ними заполняется дополнительными ламелями. Методы ЭМ используют также для исследования структуры смесей полимеров и наполненных композиций. Так, в при изучении методом ПЭМ тонких пленок полимерных смесей поливинилиденфторида ПВДФ с сополимером ПВДФ и поливинилидентрифторэтилена Г1ВТФЭ было показано, что более мелкие некольцевые сферолиты сополимера кристаллизуются в межсферолитном пространстве, образованном ламеллярными сферолитами ПВДФ. В методом ПЭМ проведен анализ распределения сажевых частиц в матрице полипропилена. Показано, что сажевые частицы или их агрегаты распределяются внутри сферолитов, а не на их границах. Между частицами сажи и полипропиленовой матрицей существует тонкий аморфный слой, капсулирующий наполнитель.