Диссертация (1149343)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиОсипова Лилия ИльгизовнаГидродинамические, оптические иконформационные свойства гребнеобразных иразветвленных полимеров.02.00.06 – «Высокомолекулярные соединения»Диссертация на соискание ученой степени кандидатафизико–математических наукНаучный руководительд. ф.-м. н., проф.Цветков Николай ВикторовичСанкт-Петербург20172ОглавлениеВведение _________________________________________________________ 4Глава 1. Теоретический обзор ______________________________________ 91.1. Гидродинамические свойства макромолекул_______________________________91.1.1. Поступательное трение цепных молекул без учета объемныхэффектов_________________________________________________________________________________ 91.1.2. Характеристическая вязкость цепных молекул ________________________ 141.1.3.
Поступательное трение цепных молекул с учетом эффективногоисключенного объема _________________________________________________________________ 171.1.4. Коэффициент седиментации цепных молекул_________________________191.2. Оптические и электрооптические свойства макромолекул ________________ 211.2.1. Двойное лучепреломление в потоке _____________________________________ 211.2.2.
Равновесное и неравновесное электрическое двулучепреломление _ 261.3. Полиэлектролиты1.4.___________________________________________________________ 29Комплексообразованиеполиэлектролитовспротивоположнозаряженным ПАВ ________________________________________________________________ 30Глава 2. Экспериментальные установки _________________________________ 342.1. Установка для измерения вязкости растворов _____________________________ 342.2.
Статическое и динамическое рассеяние света______________________________ 352.3. Установка для изучения скоростной седиментации в растворах __________ 412.4. Установка для исследования эффекта Максвелла в растворах полимеров 462.5. Установка для исследования эффекта Керра в растворах полимеров _____ 50Глава 3. Гидродинамические, оптические свойства и конформациясверхразветвленных пиридил(фениленовых) полимеров в растворе ____ 53Глава 4.
Гидродинамические свойства поли(3-гексил тиофенов) врастворе __________________________________________________________________ 713Глава 5. Гидродинамические и конформационные свойствагребнеобразных полимеров и интерполиэлектролитных комплексов наих основе __________________________________________________________________ 88Выводы __________________________________________________________________ 104Литература ______________________________________________________________ 1064ВведениеАктуальность темы исследования.Постоянный интерес к гребнеобразным и разветвленным полимерамобусловлен необычной топологией и рядом уникальных свойств по сравнениюс их линейными аналогами и соответственно широкими возможностями ихприменения. В частности, такие полимеры имеют наноразмерную структуру,низкую вязкость растворов и расплавов, хорошую растворимость, высокуюсорбционную способность и др.
Кроме того, они могут иметь в своем составебольшое количество концевых функциональных групп, что делает возможнымдальнейшую модификацию этих полимеров для придания им свойств,требуемых при создании различного рода материалов. Гребнеобразныеполимеры,такиекакполитиофены,обладаютполупроводниковымисвойствами. Модификация политиофена боковыми алифатическими цепямисущественно улучшает растворимость полимера и делает его превосходнымкандидатом в различных областях применения: в качестве активныхполупроводниковыхслоевэлектролюминесценции,ворганическихфотоэлектрическихполевыхустройствах,транзисторах,привсозданииорганических солнечных элементов. Среди гребнеобразных и разветвленныхструктур немало полимеров, способных к самоорганизации в разбавленныхрастворах.Ихиспользуютмицеллообразующих“строительныхвеществ,блоков”ввкачественосителеймолекулярномповерхностно-активныхлекарственныхдизайнепрепаратов,наночастицинаноструктурированных полимерных материалов.
Полимерные разветвленныесистемы со сложным молекулярным дизайном могут быть также получены наоснове полиэлектролитных комплексов (ПЭК) и интерполиэлектролитныхкомплексов (ИПЭК).Изучение молекулярных свойств гребнеобразных и разветвленныхполимеров необходимо как для развития фундаментальных представлений о5влиянии химической структуры на комплекс физических свойств макромолекулсо сложной архитектурой, так и для прогнозирования характеристик новыхматериалов на их основе.Цельюдиссертационнойгидродинамическимииработыоптическимиявляетсяметодамиизучениемолекулярныхиконформационнных характеристик ряда гребнеобразных и разветвленныхполимеров, а также комплексов на их основе.В работе методами вискозиметрии, статического и динамическогорассеяниясвета,седиментации,электрическогодвулучепреломленияидвойного лучепреломления в потоке решены следующие основные задачи:- изучены конформационные, гидродинамические и оптические свойствасверхразветвленныхпиридил(фениленовых) полимеров (СРПФП) в полярном инеполярном растворителях.-определеныгидродинамическиесвойстваиконформационныехарактеристики гомологов гребнеобразного полимера поли(3-гексилтиофена)(П3ГТ) с алифатическими боковыми заместителями в хлороформе.- исследованы гидродинамические и конформационные свойства анионногополиэлектролита(пАМПС-Na),поли-(2-акриламид-2-метил-1-пропансульфонататакжеполиэлектролитныхкомплексовнатрия(ПЭК)иинтерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) на основе пАМПС-Na икатионного ПАВ – (поли-11-акрилоилоксиундецил)-триметиламмоний бромида(пАУТАБ).Научная новизна работы:1.Впервые исследованы конформационные, гидродинамические иоптические свойства синтезированных новым методом СРПФП.
Установленовлияние химической структуры макромолекул на анизотропию оптической6поляризуемостиСРПФП.Изученовлияниясвойстврастворителейнаоптические и электрооптические характеристики данных полимерных систем.2.В работе впервые на основании данных, полученных методамимолекулярной гидродинамики для гомологов ряда П3ГТ с алифатическимибоковыми заместителями, изучены гидродинамические свойства и проведенконформационный анализ макромолекул полимера.3.Впервые методами молекулярной гидродинамики изучены ПЭК иИПЭК на основе гребнеобразных полимеров пАМПС-Na и пАУТАБ.Установлена зависимость размера ИПЭК пАМПС - пАУТАБ от молекулярноймассы исходного пАМПС-Na.Научная и практическая значимость работы состоит в том, чтополученные новые данные расширяют представления о конформации ифизико-химических характеристиках макромолекул ряда сверхразветвленных игребнеобразных полимеров, что имеет большое значение для дальнейшегоразвитияисследованийвобластифизико-химиивысокомолекулярныхсоединений.
Найденные количественные корреляции между химическойструктурой, молекулярной массой и физическими свойствами макромолекул вразличных растворителях могут послужить основой для осуществлениянаправленного синтеза полимеров с заданными характеристиками.Положения, выносимые на защиту:1.Гидродинамические свойства макромолекул сверхразветвленныхпиридил(фениленовых)полимеровподобныхарактеристикамсплошныхнепротекаемых частиц.
Методами молекулярной оптики и электрооптикиобнаружена и количественно охарактеризована степень асимметрии формымакромолекул. Вариация состава макромолекул приводит к существенномуизменению их степени ветвления и анизотропии оптической поляризуемости.7На основании проведенных гидродинамических исследований в2.растворах и конформационного анализа для гребнеобразного поли(3-гексилтиофена) определена длина проекции мономерного звена на направлениеосновной цепи λ = 0.37 нм, величина равновесной жесткости А = 6.7 нм игидродинамический диаметр d = 0.6 нм макромолекул. Доказано, чтомакромолекулы изученного полимера в разбавленных растворах не образуютвторичных структур.Определены молекулярные и конформационные характеристики3.поли-(2-акриламид-2-метил-1-пропансульфоната натрия (пАМПС-Na), а такжеполиэлектролитных (ПЭК) и интерполиэлектролитных (ИПЭК) комплексов наосновепАМПС-Naиполи(11-акрилоилоксиундецил)-триметиламмонийбромида (пАУТАБ).
Установлено, что в растворах ИПЭК присутствуют толькобольшие агрегаты комплекса, в то время как в растворах ПЭК присутствуюткак индивидуальные ПЭК, так и их агрегаты.Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, былипредставлены на девяти всероссийских и международных конференциях:1.
8th International symposium «Molecular order and mobility in polymersystem». СПб. 2014г.;2. 10-аяСанкт-Петербургскаяконференциямолодыхученыхсмеждународным участием «Современные проблемы науки о полимерах».СПб. 2014 г.;3. II Международная научная Интернет-конференция «На стыке наук».Физико-химическая серия. Казань. 2014г.;4. 11th International Saint-Petersburg conference of young scientists «Modernproblems of polymers science».
СПб. 2015 г.;5. Пятая всероссийская с международным участием конференция и школадля молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерныенанокомпозиты». Москва. 2015 г.;6. International student conference “Science and progress”. Saint-Petersburg.82015;7. 80-th Prague Meeting on Macromolecules “Self-assembly in the world ofpolymers”.
Prague. 2016;8. “Polycondensation 2016”. Moscow - Saint-Petersburg. 2016;9. 12-th International Saint-Petersburg Conference of Young Scientists. SaintPetersburg. 2016.Публикации: по материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них3 – статьи и 9 – тезисов докладов на международных и всероссийскихконференциях.Личный вклад.Экспериментыпо скоростнойседиментации, результатыкоторыхпредставлены в главах 3 - 5 проводились на базе Ресурсного центра СПбГУ"Центрадиагностикифармакологииигидродинамическихфункциональныхнаноэлектроники".свойствматериаловИсследованиясврехразветвленныхдлямедицины,конформационныхипиридил(фениленовых)полимеров в растворе, представленные в главе 3, проводилась совместно с З.Б.Шифриной, Н.В.
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}
