Мембранное материаловедение проф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю. ИНХС РАН

1. Мембранное материаловедениепроф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю.ИНХС РАН

2. 2.Полимеры как мембранные материалы.

3. Определение • Полимеры – высокомолекулярные соединения, построенные из большого числа повторяющихся, элементарных, или мономерных звеньев

4. Радикальная полимеризация этилена мономер полимер n – степень полимеризации -CH2- повторяющееся звено -CH2-CH2- мономерное звено

5. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Органические • Природные • Простые(натуральный каучук, целлюлоза) • Сложные(белки, нуклеиновые кислоты) • Синтетические • Карбоцепные(полиэтилен, полистирол) • Гетероцепные(полиамиды, полиэфиры) • Неорганические • Элементоорганические (силоксаны, полифосфазены) • Неорганические (полифосфаты, полисиликаты)

6. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Органические • Природные • Простые (натуральный каучук, целлюлоза)

7. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Органические • Природные • Сложные (белки, нуклеиновые кислоты) Аминокислоты 20 Нуклеотиды 5

8. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Органические • Синтетические • Карбоцепные (полиэтилен, полистирол) Основная цепь Боковые группы

9. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Органические • Синтетические • Гетероцепные • (полиамиды, полиэфиры) найлон лавсан

10. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Неорганические • Элементоорганические (силоксаны, полифосфазены)

11. Классификация полимеров по природе мономерного звена • Неорганические • Неорганические (полифосфаты, полисиликаты)

12. Синтетические полимеры. Методы получения. • Радикальная полимеризация(цепной статистический процесс) • Ионная полимеризация(стереорегулярный каталитический процесс) • Поликонденсация(химические реакции многофункциональных мономеров с выделением низкомолекулярных продуктов) • Полиприсоединение(химические реакции многофункциональных мономеров без выделения низкомолекулярных продуктов)

13. Зависимость состояния полимеров этилена от степени полимеризации

14. Молекулярно-массовое распределение

15. Сетка зацеплений пленкообразующие свойства

16. Конфигурация синтетических полимеров линейные разветвленные сшитые сверхразветвленные дендримеры

17. Нерегулярности цепи голова к хвосту голова к голове смесь

18. Цис- транс- изомерия

19. Стереоизомерия

20. Кристалличность кристаллиты

21. Конфигурация синтетических полимеров Гомополимеры Сополимеры AAAAAAA ABABABAB Чередующиеся AAABABBABAABBA Статистические AAAAAAABBBBBBBB Блок-сополимеры AAAAAAAAAAAA B B B B B B B B B B B Привитые AAAAAAAAAAAA B B B B B B B B B AAAAAAAAAAAA Сшитые

22. Фазовый состав полимеров • Однофазные (полностью аморфные, статистические сополимеры, совместимые смеси, изотропные расплавы) • Гетерофазные (частично-кристаллические, блочные, привитые, жидкокристаллические, несовместимые смеси, наполненные композиты)

23. Конформации линейной макромолекулы глобула статистический клубок складчатая стержень

24. Гибкость свободно-сочлененной цепи Вращение участка цепи, ограниченное валентным углом α

25. Сегмент Куна Гибкость реальной цепи

26. Статистический сегмент Куна где <R2> - среднеквадратичное расстояние между концами цепи полимера, усредненное по всем возможным конформациям, величина nlo - контурная длина цепи - параметр, не зависящий от ее конформации, lo - контурная длина повторяющейся структурной единицы (звена), n – степень полимеризации

27. Сверхжесткие полимеры полифенилен полипирролон ДНК полиимид

28. Заторможенность вращения Натуральный каучук Термопласт ПТМСП Жесткий полимер Afr: 40 звеньев

29. Межцепные взаимодействия Энергия когезии Ecoh=ΔH0-RT

30. Внутрицепные контакты вулканизационные конденсационные

31. Фазовое состояние полимеров • Кристаллическое • Жидкокристаллическое • Аморфное • Изотропный расплав (раствор)

32. Фазовое состояние полимеров • Кристаллическое

33. Кристаллиты

34. Ориентация кристаллитов при вытяжке и термообработке полиэтилен полиамид-6

35. Фазовое состояние полимеров • Жидкокристаллическое

36. Жидкие кристаллы холестерик смектик нематик Гребнеобразные полимеры

37. Структура фаз гребнеообразных полимеров Изотропный расплав нематик смектик

38. Холестерическая спираль

39. Фазовое состояние полимеров • Аморфное

40. Модели аморфного состояния а - пачки б - клубки в - меандры г - колл. клубки д - миц. зерна е - сл. фибриллы

41. Фазовое состояние полимеров • Изотропный расплав (раствор)

42. Релаксационные свойства полимеров x(t)-x2=(x1-x2)exp(-t/τ) τi=Biexp(Ei/kT)

43. Релаксационные состояния аморфных полимеров • Стеклообразное (механически-твердое, но структурно-жидкое) • Высокоэластическое (структурно-жидкое с огромными обратимыми деформациями) • Вязкотекучее (механически и структурно-жидкое с необратимыми деформациями)

44. Вязкотекучее состояние

45. Вязкотекучее состояние

46. Вязкотекучее состояние

47. Вязкотекучее состояние

48. Вязкотекучее состояние

49. Высокоэластическое состояние

50. Высокоэластическое состояние