Исследование свойств органо-неорганических молекулярных наночастиц, полученных различными методами (1103262)
Текст из файла
На правах рукописиВоронина Наталья ВячеславовнаИсследование свойств органо-неорганическихмолекулярных наночастиц, полученных различнымиметодами02.00.06 - высокомолекулярные соединенияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 20092Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и в лаборатории синтеза элементоорганических полимеровИСПМ им. Ениколопова Н.С. РАН.Научный руководитель:Официальные оппоненты:доктор химических наук,чл.-корр.
РАНМузафаров Азиз Мансуровичдоктор физико-математических наукФилиппов Александр Павловичдоктор химических наукЧвалун Сергей НиколаевичВедущая организация:Институт элементоорганическихсоединений им. А.Н. Несмеянова РАНЗащита состоится 17 июня 2009 года в 1630 на заседании ДиссертационногоСовета Д.501.002.01 в Московском государственном университете по адресу:119992, ГСП-2, Москва, Ленинские Горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, ЦКПфизического факультета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им.
М.В. Ломоносова.Автореферат разослан 15 мая 2009 г.Ученый секретарьДиссертационного совета Д.501.002.01в Московском государственном университетекандидат физико-математических наукТ.В. Лаптинская3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Одним из актуальных направлений полимерной наукиявляется получение и изучение свойств композиционных материалов. Такие объектыпредставляют собой системы из двух или нескольких фаз, отличающихся химическимсоставом и структурой, в которых в той или иной степени удается «суммировать»свойства отдельных компонентов. Характерный размер областей различных фаз втрадиционных композиционных материалах обычно составляет от несколькихмикрометровдонесколькихмиллиметров.Новымтипомкомпозиционныхматериалов являются полимерные нанокомпозиты, в которых, по крайней мере, одиниз размеров дисперсной фазы (длина, ширина или высота) не превышает 100 нм.Благодаря высокой дисперсности наполнителя такие системы могут обладатьнеобычнымисвойствами,которые не удаетсяполучитьдлятрадиционныхкомпозитов.
Функциональными компонентами полимерных нанокомпозитов могутявлятьсяметаллы,полимеры,полупроводники,другиенеорганическиеиорганические вещества.К настоящему моменту получено множество самых разнообразных видовнанокомпозитов на основе полимеров, многие из которых обладают интереснымисвойствами. Такие материалы уже нашли применение в промышленности дляизготовления специальных покрытий, огнестойких материалов, протон проводящихмембран, деталей автомобилей, электронных и оптических устройств.Вместе с тем, несмотря на значительные успехи в этой области, общиезакономерности взаимосвязи параметров исходного нанонаполнителя и полимернойматрицы со свойствами нанокомпозита не определены.
Современные представления овлиянии характеристик наполнителя на структуру и свойства полимерной матрицы,далеки от уровня, необходимого для широкого развития всего направления в целом.Главным сдерживающим фактором является отсутствие представительных рядовнаноразмерных наполнителей с изменяемой химической природой поверхности иструктурой ядра. Для решения этой проблемы необходимо создание широкого рядананообъектов с регулируемыми параметрами. Наиболее перспективными объектамиявляются кремнеземные частицы, синтезируемые различными методами.
Выборкремнеземов также обусловлен их широким использованием в качестве наполнителейполимерных материалов, как в микро, так и наноразмерной области.4Таким образом, получение набора кремнеземных наночастиц различногостроения с химически модифицированной поверхностью и исследования ихвзаимодействия с полимерной матрицей являются актуальными.Целью работы является разработка методов получения молекулярных органонеорганическихнаночастицизразличныхкремнийсодержащихпрекурсоров,исследование свойств полученных объектов, демонстрация возможностей полученияполимерных нанокомпозитов в условиях, исключающих процессы агрегированиячастиц наполнителя в полимерной матрице.Научная новизна полученных результатов.Впервые получены представительные ряды наноразмерных кремнеземов изразличных кремнийсодержащих прекурсоров, устойчивых при длительном хранении.Этопозволилопровестиисследованиясвойствкремнеземовразличнымифизическими методами.Показано, что во всех случаях объекты имеют организацию ядро-оболочка, приэтом структура ядра во всех случаях различна.
Тип ядра (аморфное – упорядоченное)задается методом синтеза, а морфология наночастицы (соотношение размеров ядра иоболочки) может регулироваться в рамках каждого из методов.Впервые получены нанокомпозиты на основе полистирола с гомогеннымраспределением гибридных наночастиц в полимерной матрице при степенинаполнения от 1 до 20 масс. %.Практическая значимость работы.Разработанные методы получения кремнеземных гибридных частиц имеютперспективыпромышленногопроизводствасиспользованиембезотходныхтехнологий. Полученные результаты внесли существенный вклад в пониманиеособенностей структуры наноразмерных кремнеземов и могут быть использованы вдальнейшем при создании нанокомпозитов.Апробация работы.
Основные результаты диссертации были представлены на3rd и 4th International Conference “Stimuli-Responsive Polymeric Materials” (STIPOMAT),232-nd ACS National Meeting, International Dendrimer Symposium 5 (IDS-5), 4-ойВсероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21-му веку», 23симпозиуме по реологии (Валдай, 2006), 6th International Symposium Molecular Orderand Mobility in Polymer Systems (St-Petersburg, 2008).5Публикации.По материаламдиссертацииопубликовано 3 статьивреферируемых отечественных журналах и тезисы 7 докладов на научныхконференциях.Личныйвкладавтора.Экспериментальныеданные,приведённыевдиссертационной работе, получены автором лично или при его непосредственномучастии. Автор лично обработал, проанализировал и систематизировал бόльшуючасть экспериментальных результатов.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзоралитературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и спискалитературы.
Работа изложена на 130 страницах печатного текста, включает 55рисунков, 20 таблиц и список цитируемой литературы из 159 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы, научная новизна ипрактическая значимость работы, сформулирована основная цель исследования.Влитературномобзоредиссертации,включающемчетырераздела,представлен анализ литературных данных, из которого следует, что, несмотря наширокое развитие и серьезные успехи в области полимерных нанокомпозитов,существует ряд причин сдерживающих дальнейшее развитие всего направления вцелом. Главной из этих причин является отсутствие ясных представлений обособенностях взаимодействия наночастицы с полимерной молекулой.
В своюочередь, нерешенность этой ключевой проблемы связана с отсутствием хорошоизученныхнаноразмерныхнаполнителейсизменяемымипараметрамиисистематических исследований их свойств.В экспериментальной части представлены методики синтеза кремнеземов, атакже описание методов исследования полученных образцов.Глава обсуждение результатов состоит из четырех разделов. Первый разделпосвящен синтезу, идентификации и фракционированию модельных молекулярныхкремнеземов,модифицированныхразличныхкремнийсодержащихтриметилсилильнымипрекурсоров:1)группами,наосновесверхразветвленногополиэтоксисилоксана; 2) молекулярного силиказоля; 3) тетраэтоксисилана в кислойсреде; 4) тетраэтоксисилана в щелочной среде.
Во втором разделе приводится синтезмолекулярного кремнезема в функциональном (2-фенилэтильные группы на6периферии) варианте и его идентификация. В третьем разделе рассмотрены физикохимические свойства полученных узкодисперсных фракций модельных кремнеземов,исследованные методами гель-проникающей хроматографии (ГПХ), вискозиметрии,динамическогосветорассеяния(ДСР),термомеханики,методомЛенгмюра,рентгеновского рассеяния в области больших углов. Для объяснения свойствкремнеземов предложена модель перехода от макромолекулы к частице. В четвертомразделе рассмотрена возможность применения функционального кремнезема с 2фенилэтильными группами на периферии для получения полимерного нанокомпозитана основе полистирола с гомогенным распределение наполнителя по полимернойматрице.1.
Синтез кремнеземов, модифицированных триметилсилильнымигруппами на основе различных кремнийсодержащих прекурсоров.1.1. Синтез кремнезема на основе сверхразветвленного полиэтоксисилоксана.Сверхразветвленные полиэтоксисилоксаны, полученные в лаборатории синтезаэлементоорганических полимеров ИСПМ РАН, были использованы для получениягибридных наночастиц. На рис. 1 представлена схема синтеза кремнезема I на основесверхразветвленного полиэтоксисилоксана с триметилсилильными группами напериферии.OEtEt OOEtEt OOEtEt OCH3CH3nCH3SiCH3OSiCH3CH3OEtOEtCH3CH3 SiCH3 OCH3CH3 Si OCH3CH3CH3 Si OCH3CH3CH3 Si CH3OCH3CH3CH3CH3O Si CH3CH3CH3O SiCH3CH3O SiOCH3 Si CH3CH3Рис.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
