научный журнал по физике Высокомолекулярные соединения. Серия А ISSN: 2308-1120

ЕЛИСЕЕВА Е.А., ЛИТМАНОВИЧ Е.А., ЛИТМАНОВИЧ О.Е., ТАТАРИНОВ В.С. — 2014 г.

Фазовое состояние смесей разбавленных растворов ПАК, ПЭГ и ионов Cu2+ во многом определяет механизм контроля роста наночастиц металла при последующем восстановлении ионов меди. Исследованы смеси с соотношением ПАК:ПЭГ > 1 осново-моль/осново-моль и ПАК:Cu2+ 5 осново-моль/моль. Показано, что одновременное комплексообразование ПАК с ПЭГ и с ионами Cu2+ в этих смесях при рН ниже собственного рН раствора ПАК сопровождается фазовым разделением, обусловленным нерастворимостью интерполимерных комплексов ПАК–ПЭГ (к снижению рН тройной смеси приводит выделение сильной низкомолекулярной кислоты в результате комплекообразования ПАК с ионами Cu2+). Минимальное значение рН, выше которого система ПАК–ПЭГ–ионы Cu+2 становится однофазной (прозрачный раствор), зависит от соотношения концентраций цепей ПАК и ПЭГ (от средних степеней полимеризации). Оно равно либо 6.8–7.0 (если все макромолекулы ПАК включены в нерастворимый интерполимерный комплекс с ПЭГ), либо 4.0 (если цепи ПАК находятся в избытке). Предложены способы получения однофазных систем в области рН 4.0–7.0 путем обменных реакций комплекса ПАК–Cu2+ с ПЭГ или с нестехиометрическим растворимым интерполимерным комплексом ПАК–ПЭГ. Методами вискозиметрии, электронной спектроскопии и динамического светорассеяния исследованы состав и строение растворимых комплексов, в которых либо каждая из цепей ПАК (при большой ее длине) может быть связана и с ПЭГ, и с ионами Cu2+, либо цепи ПАК перераспределяются между двумя комплексами (при соизмеримой длине цепей ПАК и ПЭГ).

КИСЕЛЕВ Д.А., КОЗЛОВА Н.В., КОЧЕРВИНСКИЙ В.В., МАЛИНКОВИЧ М.Д., ПАВЛОВ А.С., ШМАКОВА Н.А. — 2014 г.

Методами сканирующей зондовой микроскопии исследована топография поверхности и характеристики сигнала локального пьезоэлектрического отклика в изотропных пленках сегнетоэлектрического сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена состава 94 : 6. Данные рентгеновской дифракции и ИК-спектроскопии указывают на кристаллизацию в смеси и -полиморфных модификаций. Воздействие постоянным электрическим полем разной полярности на исходную пленку приводит к образованию заполяризованных областей, которые обладают низкой стабильностью. После рекристаллизации происходят структурные превращения, сопровождаемые конформационными переходами. Следствием чего является снижение концентрации цепных сегментов в конформации T3GT3G- и, наоборот, повышается концентрация изомеров в конформации плоского зигзага. При этом характеристики локального пьезоотклика после поляризации становятся более стабильными, а фаза сигнала меняется на обратную. На исследованных сегнетоэлектрических образцах полимеров обнаружен сигнал пьезоотклика на второй гармонике, который обусловлен проявлением эффекта электрострикции. В исходной пленке обнаружены два типа областей, дающих вклад в измеряемый сигнал. В рекристаллизованной пленке изменение характера сигнала пьезоотклика на второй гармонике связывается с изменением вклада в макроскопический пьезоотклик от эффекта электрострикции.

БОНДАРЕНКО П.А., ГАЛАТЕНКО Н.А., ДАВИДЕНКО В.В., РОЖНОВА Р.А., РУДЕНЧИК Т.В. — 2014 г.

Исследовано влияние различных концентраций ферроцена на прочность и удлинение при разрыве, температуру стеклования ферроценсодержащего эпоксиполиуретанового композиционного материала. Методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа установлено, что ферроцен влияет на процессы структурообразования эпоксиполиуретановых композиций посредством перераспределения межмолекулярных водородных связей между амидными, гидроксильными, уретановыми группами полимерной основы и образования металлополимерных комплексов ферроцена с полярными группами полимерного носителя.

ВАЛУЕВ И.Л., ВАЛУЕВ Л.И., ДАВЫДОВ Д.В., СЫТОВ Г.А. — 2014 г.

Методом осадительной полимеризации гидроксиэтилметакрилата получен новый нетоксичный гидрогелевый материал губчатой структуры, содержащий иммобилизованный -химотрипсин. Из него изготовлены дренажи для лечения вторичной глаукомы и эндопротезы глазного яблока. Положительные результаты медико-биологических исследований и санитарно-химической оценки материала позволили рекомендовать изделия из этого материала для клинического применения.

КУЛИЧИХИН В.Г., СУББОТИН А.В. — 2014 г.

Исследована динамика струи неньютоновской жидкости, выходящей из конуса Тейлора при электроспиннинге полимерного раствора. Вязкоупругие свойства раствора описываются в рамках модели конечно растяжимых цепей FENE-P. Определена форма струи и вычислена величина тока, протекающего в струе и ее натяжение. Расчеты показали существование критического натяжения, при достижении которого струя перестает растягиваться, так что возникает возможность перехода струи к нестационарному поведению.

КАРПОВА С.Г., ЛУКАНИНА Ю.К., ЛЮСОВА Л.Р., НАУМОВА Ю.А., ПОПОВ А.А. — 2014 г.

Методами ЭПР-спектроскопии спинового зонда, ДСК-, ИК-спектроскопии исследовали влияние таких растворителей, как тетрагидрофуран, метилэтилкетон, этилацетат, ацетон на структуру и молекулярную динамику смесевых композиций на основе полиуретана и сополимера стирола с акрилонитрилом. Молекулярная подвижность, степень кристалличности и модуль упругости претерпевают небольшие изменения в композициях, содержащих более 50% полиуретана и только при более высоком содержании сополимера стирола с акрилонитрилом в композиции наблюдаются резкие изменения структурно-динамических параметров для любых растворителей. Рост параметров в смесевых композициях происходит в следующей последовательности: тетрагидрофуран, метилэтилкетон, этилацетат, ацетон, что обусловлено термодинамическим сродством растворителя и растворенных полимеров. Также показано, что количество водородных межмолекулярных связей между нитрильными и уретановыми группами (полоса 3344 см-1) возрастает с ростом содержания сополимера стирола с акрилонитрилом в смесевой композиции. При обратимой деформации молекулярная подвижность радикала возрастает, дальнейшее растяжение сопровождается замедлением подвижности ориентированных смесевых композиций независимо от типа растворителя.

ЕЛИСЕЕВА Е.А., ЛИТМАНОВИЧ Е.А., ОСТАЕВА Г.Ю., ПАПИСОВ И.М., ЧЕРНИКОВА Е.В. — 2014 г.

Методами динамического рассеяния света и электронной микроскопии исследованы золи меди, стабилизированные полимер-коллоидным комплексом. Показано, что полимер-коллоидный комплекс, включающий полиакриловую кислоту и неионогенное полимерное ПАВ (полиэтиленгликоль-600-монолаурат), в водной среде является эффективным протектором медных наночастиц, образующихся при восстановлении ионов Cu2+. Размер частиц золя нанокомпозита, состоящего из полимер-коллоидного комплекса и наночастицы меди, зависит от способа получения нанокомпозита. Включение формирующихся наночастиц меди (средний диаметр 5 нм) в частицы полимер-коллоидного комплекса не приводит к значительному изменению размера частиц комплекса. Такой же размер характерен для частиц нанокомпозита, образующегося при введении мицелл ПАВ в золь меди, сформированный в растворе полиакриловой кислоты. Взаимодействие формирующихся в водной среде наночастиц меди с мицеллами ПАВ вызывает их агрегацию, в результате чего эти наночастицы оказываются включенными в крупные агрегаты с эквивалентным радиусом до 100 нм. При введении полиакриловой кислоты в такой золь размер его частиц существенно не изменяется, по-видимому, из-за малой скорости структурных перестроек, сопутствующих образованию полимер-коллоидного комплекса.

ЗАГОРСКАЯ С.А., СУШКО Н.И., ТРЕТИННИКОВ О.Н. — 2014 г.

Методом ИК-фурье-спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения исследована кристалличность поливинилового спирта в объеме и на поверхности криогелей данного полимера, приготовленных в виде толстых дисков из растворов в чистой воде и в воде, содержащей хлорид калия. Значения кристалличности верхней и нижней поверхностей образцов найдены из ИК-спектров нарушенного полного внутреннего отражения этих поверхностей. Для определения кристалличности в объеме образец разрезали пополам на середине толщины и измеряли спектр поверхности среза. Установлено, что в объеме криогеля без соли содержание кристаллической фазы полимера существенно (в 1.5 раза) выше, чем на поверхности. Добавление соли увеличивает степень кристалличности в объеме и не изменяет кристалличность поверхности. Предложены механизмы криогелирования, объясняющие повышенную кристалличность в объеме криогеля и кристаллизующее действие солевой добавки.

ЛУКАШЕВА Н.В., ТОЛМАЧЕВ Д.А. — 2014 г.

Методом молекулярной динамики выполнено моделирование фибриллы нативной бактериальной целлюлозы, помещенной в раствор CaCl2 при трех концентрациях – меньшей, равной и превышающей предел растворимости. Показано, что активность гидроксильных групп, находящихся на поверхности фибриллы бактериальной целлюлозы недостаточна, чтобы адсорбировать ионы Ca2+. Сделан вывод о том, что кристаллизация минерального компонента не может осуществляться на поверхностях нанофибрилл нативной бактериальной целлюлозы.

ГАВРИЛОВ А.А., ЧЕРТОВИЧ А.В. — 2014 г.

Впервые создана достаточно строгая компьютерная модель сшитой полимерной сетки, имитирующей резины наподобие вулканизированного каучука. Благодаря параллельному коду и современной методике моделирования – диссипативной динамике частиц удалось не только детально описать микроструктуру получающейся случайной сетки из полимерных цепей различной исходной длины, но и получить хорошо воспроизводимые зависимости напряжение–деформация в широком диапазоне значений .

ВОЛГИН И.В., ГУРТОВЕНКО А.А., ЛАРИН С.В., ЛЮЛИН А.В., ЛЮЛИН С.В., НАЗАРЫЧЕВ В.М., ФАЛЬКОВИЧ С.Г. — 2014 г.

Проведено атомистическое компьютерное моделирование полиимидов ULTEM™ и EXTEM™ методом молекулярной динамики с использованием силовых полей Gromos53a6 и Amber99. Для параметризации электростатических взаимодействий парциальные заряды атомов рассчитаны с применением методов квантовой химии. В результате моделирования получены температурные зависимости плотности и коэффициентов объемного теплового расширения полиимидов. Рассчитанные значения плотности полиимидов при комнатной температуре и коэффициентов теплового расширения в стеклообразном состоянии находятся в согласии с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что учет электростатических взаимодействий необходим при моделировании теплофизических характеристик изученных полиимидов.

ГУБАРЕВ А.С., ЕВЛАМПИЕВА Н.П., ЛЕВИТ М.Л., НАЗАРОВА О.В., ОКРУГИН Б.М., ПАНАРИН Е.Ф., РЮМЦЕВ Е.И. — 2014 г.

Методами статического и динамического светорассеяния, вискозиметрии, рефрактометрии и поступательной диффузии изучены гидродинамические свойства гомологических рядов гомополимера и сополимеров 2-деокси-2-метакриламидо-D-глюкозы с непредельными кислотами в 0.2 М NaCl. Сополимеры, синтезированные свободнорадикальной сополимеризацией 2-деокси-2-метакриламидо-D-глюкозы с акриловой или метакриловой кислотой, содержали 20 мол. % звеньев кислоты. Показано, что при указанном содержании звеньев кислоты равновесная жесткость цепей сополимеров соответствует гомополимеру. При этом сополимеры отличаются гидродинамическими характеристиками молекул. Cополимер с метакриловой кислотой полностью подобен гомополимеру, тогда как сополимер с акриловой кислотой имеет существенно иные параметры соотношений, связывающих гидродинамические характеристики гомологов с молекулярной массой.

АНДРЕЕВА Л.Н., БЕЗРУКОВА М.А., БУШИН С.В., ЗОЛОТОВА Ю.И., ИМАНБАЕВ Р.Т., НАЗАРОВА О.В., НЕКРАСОВА Т.Н., ПАНАРИН Е.Ф., ПАУТОВ В.Д. — 2014 г.

Методами молекулярной гидродинамики (седиментация, диффузия, вискозиметрия), поляризованной люминесценции и двойного лучепреломления в потоке исследованы конформационные и релаксационные свойства образцов сополимеров N,N-диметиламиноэтилметакрилата и 2-деокси-2-метакриламидо-D-глюкозы в растворах. Получены уравнения Марка–Куна–Хаувинка и выполнена оценка длины статистического сегмента Куна при различных степенях протонирования аминогрупп. Установлена корреляция между длиной статистического сегмента Куна и внутримолекулярной подвижностью сополимеров.

БЕЛЯЕВА Е.В., БОГОРАД Н.Н., ДАРИНСКИЙ А.А., ИЛЬГАЧ Д.М., КРАСОВА А.С., ЛАРИН С.В., МЕЛЕШКО Т.К., СИМОНОВА М.А., ФИЛИППОВ А.П., ЯКИМАНСКИЙ А.В. — 2014 г.

Методами молекулярной гидродинамики и оптики, а также компьютерного моделирования исследовано влияние качества растворителя по отношению к основной и боковым цепям на конформацию молекулярных щеток. В сильно различающихся по термодинамическому качеству растворителях (хлороформ, этилацетат и гептанон-3) изучены сополимеры с основной полиимидной и боковыми полиметилметакрилатными цепями. Исследованные образцы имели близкие величины полной молекулярной массы и длины основной цепи, но различались плотностью прививки и длиной боковых цепей: щетка с плотно привитыми и относительно короткими боковыми цепями и щетка с редко привитыми очень длинными боковыми цепями. Для обоих типов щеток экспериментально зафиксировано сходное изменение гидродинамического поведения при улучшении термодинамического качества растворителя. Компьютерное моделирование показало, что эти изменения имеют различную природу. В первом случае макромолекулы вытягиваются и одновременно растет их объем, а во втором – форма макромолекул остается близкой к сферической, и изменение гидродинамических параметров вызвано в основном увеличением объема макромолекул.

БОГДАНОВА Л.М., ДЖАВАДЯН Э.А., ДРЁМОВА Н.Н., КУЗУБ Л.И., ПОМОГАЙЛО А.Д., ТОРБОВ В.И. — 2014 г.

Исследованы механические и термомеханические свойства пленок металлосодержащих эпоксидных композитов на основе наночастиц серебра, синтезированных in situ. Установлена немонотонная зависимость механических свойств от концентрации прекурсора – миристата серебра. Впервые обнаружено увеличение прочности при разрыве и модуля упругости в 1.8–1.5 раз по сравнению с немодифицированной матрицей при малой концентрации прекурсора наночастиц (порядка 0.1 мас. %). Методами ДСК и термомеханики показано незначительное снижение температуры стеклования на 5–6°С с повышением концентрации прекурсора до 0.5 мас. %, свидетельствующее о слабой пластификации модифицированной эпоксидной матрицы. На основании данных спектрофотометрии в области поверхностного плазмонного резонанса наночастиц серебра (420–425 нм) и данных СЭМ сделан вывод о том, что упрочнение эпоксидного нанокомпозита in situ на основе эпоксидной смолы ЭД-20, триэтиламина и миристата серебра достигается за счет формирования в процессе отверждения наночастиц серебра, меньших 20 нм, с узким распределением по размеру.

БЕЛОШЕНКО В.А., ВОЗНЯК Ю.В., МИХАЛЬЧУК В.М. — 2014 г.

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии исследованы изменения структурных и теплофизических параметров ряда кристаллизующихся полимеров (полиэтилена высокой плотности, полиамида-6, полиоксиметилена), вызванные интенсивной пластической деформацией, которая создается равноканальной многоугловой экструзией. Установлено, что на термограммах деформированных полимеров появляется дополнительный высокотемпературныый пик плавления. С ростом накопленной деформации увеличивается температура начала, максимума и окончания обоих пиков плавления. При этом возрастают степень кристалличности и толщина кристаллитов. Величина наблюдаемых эффектов зависит от выбранного маршрута деформирования. В условиях равноканальной многоугловой экструзии могут происходить конформационные переходы в цепях макромолекул, связанные с образованием “двойных–тройных” складок.

АКАТЕНКОВ Р.В., АЛЕКСАШИН В.М., АНОШКИН И.В., ГРАЧЕВ В.П., ДЕЕВ И.С., ИРЖАК В.И., КОНДРАШОВ С.В., РАКОВ Э.Г. — 2014 г.

Исследовано влияние малых добавок модификатора - функционализированных многослойных углеродных нанотрубок на процессы образования и на свойства эпоксидных полимеров, отвержденных диаминодифенилсульфоном. В области концентраций добавок 0.01-0.50 мас. % обнаружена экстремальная зависимость динамического модуля упругости и температуры стеклования от концентрации модификатора. Методами электронной микроскопии и рентгеновского рассеяния показано, что в присутствии модификатора дисперсных частиц происходит образование в структуре полимера областей с повышенной плотностью упаковки макромолекул. Прослежено влияние удельной поверхности на кинетику процесса отверждения эпоксидной смолы. Предложен механизм формирования эпоксидной матрицы, следствием которого является неоднородная структура полимера, определяющая конечные свойства полимера.

АНТИПОВ А.Е., АУЛОВ В.А., ГЕРАСИН В.А., МЕНДЕЛЕЕВ Д.И., ПИРЯЗЕВ А.А., ХАРЬКОВА Е.М., ШКЛЯРУК Б.Ф. — 2014 г.

Методом полимеризационного наполнения получены нанокомпозиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и неорганических наполнителей: органомодифицированных слоистых алюмосиликатов, аэросила, диатомита. Полимеризацию этилена осуществляли в суспензионном режиме на традиционном катализаторе Циглера–Натта [TiCl4 + Al(i-Bu)3] в мягких условиях (температура 30°C, давление 0.1 МПа). Структуру и свойства полученных композитов исследовали методами рентгеноструктурного анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии. Для полиэтиленовой матрицы характерны высокие значения энтальпии и температуры плавления (до 143°C), кристалличность 70–80%, содержание моноклинной фазы 12–15%, насыпная плотность 0.05–0.15 г/см3. Молекулярная масса составляет 1.5–1.6 млн. Методом прямого безрастворного формования насцентных реакторных порошков нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, наполненного (7 мас. %) аэросилом либо монтмориллонитом, модифицированным винилтриметоксисиланом, получены высокомодульные, высокопрочные волокна с модулем упругости 25–28 ГПа и прочностью 0.65–0.70 ГПа.

2014

АБРАМЕШИН А.Е., НИКЕРОВ А.В., САЕНКО В.С., ТЮТНЕВ А.П. — 2014 г.

Методами численного анализа с использованием модели многократного захвата изучено влияние неравновесности транспорта дырок на полевую зависимость дрейфовой подвижности в условиях классического времяпролетного эксперимента. Полевая зависимость заложена в модель через частотный фактор и соответствует закону Пула–Френкеля. Рассмотрены случаи чисто дисперсионного транспорта, а также неравновесного транспорта, характерного для модели гауссова беспорядка. Показано, что анализ полевой зависимости подвижности в условиях неравновесного (особенно дисперсионного) транспорта требует более тщательного рассмотрения, чем это принято в настоящее время.