Діелектричні та електричні властивості органо-неорганічних систем в залежності від співвідношення складових органічного компонента в широких частотних та температурних діапазонах. Створення та аналіз просторової структурної моделі гібридних систем.
Аннотация к работе
Роботи, які проводяться в Інституті хімії високомолекулярних сполук НАН України, показали можливість синтезу гібридних органо-неорганічних систем шляхом реакцій органічного та неорганічного олігомерів, що містять реакційноздатні групи. Дисертаційна робота була виконана у відділі полімерних композитів Інституту хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України згідно з планами науково-дослідних робіт інституту в рамках держбюджетних тем: 2004-2008 р.р. 2.1.11.5-9 (№ держреєстрації 0104U000071) «Синтез і дослідження полімерних наногібридних сіток, що містять неорганічні блоки»; 2007-2011 р.р. 2.1.11.5-10 (№ держреєстрації 0106U010376) «Розвиток хімії та фізико-хімії функціональних полімерів і полімерних систем». Дисертаційна робота також виконувалась у Лабораторії полімерних матеріалів та біоматеріалів Університету Клод Бернард Ліон 1 (CNRS, Франція) згідно «Угоди про міжнародну спільну підтримку дисертаційної роботи» між Інститутом хімії високомолекулярних сполук НАН України та Університетом Клод Бернард Ліон 1 (CNRS, Франція) в рамках програми міжнародного наукового співробітництва між Інститутом хімії високомолекулярних сполук НАН України та Лабораторією полімерних матеріалів та біоматеріалів Університету Клод Бернард Ліон 1, CNRS, Франція і за погодженням з Вищою Атестаційною Комісією України №95/19-1-11-61 від 31.01.08. Методи дослідження: термомеханічний аналіз (ТМА) використовувався для визначення деформаційних властивостей ОНС та їх термостабільності; динамічний механічний термічний аналіз (ДМТА) для виявлення механічних релаксаційних процесів; механічні методи при стисненні та видовжені для визначення повзучості, релаксації напруження, міцності, відносного видовження та модулів пружності; метод термогравіметричного аналізу (ТГА) для вивчення термостабільності, термічної та термоокислювальної деструкції; реокінетичні методи для вивчення кінетики структуроутворення; двоелектродний метод на постійному струмі для визначення електропровідності ?DC; метод імпедансної спектроскопії (ІС) для визначення електропровідності на змінному струмі ?АC; метод широкосмугової діелектричної релаксаційної спектроскопії (ДРС) для вивчення діелектричних релаксаційних процесів; сорбційні методи для визначення рівня сорбційної активності; сенсорні методи для вивчення рівнів сенсорної чутливості; метод оптичної мікроскопії для дослідження мікроструктури; метод компютерного моделювання для створення просторової структурної моделі та моделі провідності ОНС. Наукова новизна одержаних результатів: - встановлено закономірності формування структури гібридних органо-неорганічних систем на основі уретанових олігомерів та силікатів і вплив реакційноздатності органічного компонента на структуру та властивості сформованих гібридних систем;У другому розділі приведено основні характеристики вихідних речовин (макродіізоціанату, поліізоціанату, силікату натрію), описано методику отримання гібридних органо-неорганічних полімерних систем та методи дослідження їх структури та властивостей, висвітлено методику компютерного моделювання просторової структурної моделі та моделі провідності ОНС. Органічний компонент являв собою суміш двох продуктів: уретанового олігомеру - макродіізоціанату (МДІ) з молекулярною масою ММ 4500, концентрація NCO-груп в якому складала 3,6%, що був синтезований на основі 2,4 і 2,6 - толуїлендіізоціанату у співвідношенні 80/20 та олігооксипропіленгліколю з ММ 2100; та поліізоціанату (ПІЦ) марки Д ММ 250 і вмістом 32% реакційноздатних NCO-груп. Після інверсії сіток (концентрації NCO-груп більше 17-18%), коли домінування в системі переходить від гібридної сітки МДІ/СН до ПІЦ/СН, температура Тт приймає постійних значень. Таким чином, дослідження механічних, термомеханічних та реокінетичних властивостей показали, що в області малих значень вмісту NCO-груп в обємі ОНС, коли в органічному компоненті переважає високомолекулярний МДІ, формується рідкозшита гібридна сітка МДІ/СН, в той час як густозшита гібридна сітка ПІЦ/СН утворюється у вигляді кластерів і переважно локалізована в граничній області поблизу поверхні включень неорганічної фази, механічні та термомеханічні властивості ОНС визначаються властивостями обох сіток. Подальше збільшення NCO-груп (більше 18%) приводить до інверсії сіток та формування домінуючої гібридної сітки ПІЦ/СН, яка завдяки високій швидкості реакції низькомолекулярного ПІЦ з неорганічним компонентом та значній кількості реакційноздатних NCO-груп, швидко утворює неперервний щільноупакований шар поблизу поверхні неорганічної фази, який заважає перебігу подальших реакцій між органічною та неорганічною фазами і, відповідно, впливає на кінетичні параметри, які відображають уповільнення швидкості полімеризації.Комплексне дослідження електрофізичних властивостей гібридних органо-неорганічних систем, встановлення закономірностей процесу формування їх структури та впливу складу органічного компонента на перебіг реакцій полімеризації гібридних систем, виявлення взаємозвязку між структурою та