Диэлектрический отклик системы поливинилкапролактам-связанная вода

• Автор: Маркин, Григорий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Теория диэлектрической релаксации

1.1.1 Общие положения

1.1.2 Поляризация диэлектриков

1.1.3 Диэлектрические потери

1.1.4 Спектры времен диэлектрической релаксации.

1.1.5 Симметричные функции распределения времен диэлектрической релаксации .

1.1.6 Асимметричные функции раепределетшя промен

диэлектрической елакеяции

1.1.7 Функция КольраутаВилт.ямсаВаттса .

1.2 Диэлектрическая релаксация з полимерных
системах
1.2.1 Р релаксация п аморфных полимерах
1.2.2 Правило МейераНельдели
1.2.3 а релаксация в аморфных полимерах
1.2.4 Динамика цепей а релаксация.
1.2.5 Проводимость
1.3 Системы полимерч пластификатор
1.3.1 Системы иолининилкапролакта.мЧвода
1.3.2 Поливииилидонфторид с гексафторпропиленом ПВДФГФП
2 Образцы и методика эксперимента
2.1 Приготовлсзше образцов
2.1.1 Синтез иоливинилкаиролактама
2.1.2 Приготовление пленок
2.2 Методика эксперимента метод диэлектрической спектроскопии
2.3 Экспериментальная установка.
2.3.1 Широкополосный диэлектрический анализатор
v
2.3.2 ДСК анализатор
3 Экспериментальные результаты и обсуждение
3.1 Результаты предварительного исследования
3.2 Результаты основного исследования.
Выводы
Введение


Анализ доступной литературы показал , что исследование системы ПВКЛвода методом диэлектрической спектроскопии в области низких температур проводилось впервые. В связи с этим можно утвеждать, что данное исследование несомненно представляет научный интерес. В системе ПВКЛвода при охлаждении ниже Т 3Г не наблюдается кристаллизация воды. В пользу данного вывода свидетельствуют результаты ДСК отсутствуют пики кристаллизации на термограммах для всех образцов при охлаждении. Также в пользу данного вывода говорят результаты диэлектрической спектроскопии, указывающие на отсутствие релаксационных пиков, которые могут быть связаны с релаксацией молекул воды в кристаллической фазе что следует из сравнения диэлектрических спектров со спектрами ПВДФГФП имеющего области упорядоченности в структуре. Наблюдаемый диэлектрический отклик при температуре ниже 3С позволяет предположить, что вода в системе ПВКЛ И является связанной. Подтверждением этого служат низкие значения предэкспоненциального фактора времени релаксации т0 для высокочастотного процесса И, которые объясняются динамикой молекул воды, связанных с полимером. В интервале температур 3 8С на зависимости мнимой части диэлектрической проницаемости от частоты проявляются два релаксационных процесса, что характерно для многих полимерных систем со связанной водой, в том числе и биологических. Наблюдаемые релаксационные процессы обусловлены локальными взаимодействиями. Это подтверждается Аррениусовским видом зависимости положения частоты максимума от обратной температуры для обоих наблюдаемых процессов на графиках диэлектрической проницаемости и проводимости, а также данными других авторов но температуре стеклования ПВКЛ. В пользу данного довода также свидетельствует отсутствие процессов, связанных со стеклованием системы, наблюдаемых в системе ПВДФГФП. Полученные виды зависимостей Дс Т наблюдались и в других системах со связанной водой. Сравнение теоретически рассчитанных и экспериментальных значений Ае Т показывает, что вклад в наблюдаемые процессы диэлектрической релаксации для образцов с малым содержанием воды вносит только часть из возможного количества молекул воды и полимера. Представлены соответствующие оценки этой части для случая слабой и сильной корреляции между релаксирующими элементами. Все это позволяет говорить об изучении структуры полимерной матрицы а точнее, тех ее частей, которые взаимодействуют с водой и структуры воды вблизи полимерной цепи с помощью метода диэлектрической спектроскопии как о важной проблеме, которая даст возможность изучить поведение полимеров, являющихся аналогами полипептидных молекул. Необычные свойства воды для ряда полимерных систем проявляются при определенных концентрациях воды при соблюдении определенного баланса взаимодействий между молекулами воды и молекулами полимера . Этот баланс, в свою очередь, определяется количеством присутствующих в полимерной матрице молекул воды. Экспериментальные исследования по диэлектрическим свойствам материалов начали проводиться более 0 лет назад. Эти исследования, включая процессы проводимости и процессы поляризации получили первую систематическую интерпретацию в работе Дебая , за которую он получил Нобелевскую премию по химии в г. Дебаем было показано, что ориентационные движения молекул дают вклад в диэлектрическую дисперсию вместе с диэлектрическим поглощением. Связь между диэлектрической проницаемостью и дипольными моментами молекул дала возможность получить информацию о структуре. На практике диэлектрические измерения проводятся в широком диапазоне частот ниже и выше 7 Гц. Процессы диэлектрической релаксации, связанные с процессами в молекулярных жидкостях, жидких кристаллах, расплавах а также в некоторых твердых телах наблюдаются в диапазоне 8 иГц. Аналогичные процессы для многих аморфных, кристаллических систем, а также для стеклующихся систем в основном наблюдаются при частотах ниже 7Гц. Форма пика наблюдаемого процесса диэлектрической релаксации. Диэлектрическая проницаемость материала измеряется обычно по отношению к диэлектрической проницаемости вакуума.