Розробка і дослідження нових фотонапівпровідникових полімерів і композицій на їх основі для створення середовищ спеціального призначення. Фізичні та інформаційні властивості синтезованих карбазолвмісних сполук. Запис оптичної інформації на плівці.
Аннотация к работе
В сучасних умовах визначились нові тенденції розробок і використання органічних фотофункціональних матеріалів як енергозберігаючих матеріалів для фотоемітуючих, фоторефрактивних, фотоелектролюмінесцентних пристроїв, а також фотореєструючих шарів для голографічного, електрофотографічного та інших способів запису інформації. Таким чином, актуальність цієї роботи обумовлена необхідністю створення енергозберігаючих матеріалів на основі функціональних полімерів та їх композицій з модифікаторами, зокрема, органічними барвниками і спорідненими сполуками, які здатні змінювати фото-і електрофізичні характеристики під дією поглинутого світла видимого, ближнього ІЧ-та рентгенівського діапазонів або зовнішнього електричного поля, використанням їх як середовищ для запису і відображення оптичної інформації, перетворювачів сонячної енергії (фотовольтаїків), засобів керування випроміненням світла. Дисертаційну роботу виконано відповідно до досліджень, які проводились на кафедрі хімії високомолекулярних сполук Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках держбюджетної теми МВ ССО УРСР № 81053589 „Провести пошукові роботи по створенню нових полімерних і композиційних перетворювачів оптичного, ІЧ-та рентгенівського випромінювань”, держбюджетної теми Кабінету Міністрів України № 0101U002162 „Розробка теоретичних основ макромолекулярного дизайну полімерних матеріалів нової генерації” та теми Міністерства освіти та науки України № М/235-2005, що виконувалась згідно угоди між урядом України та урядом Литовської Республіки про співробітництво в галузі освіти, науки та культури. Для досягнення поставленої мети необхідно було: 1. дослідити в кополімерах ефект внутрішньомолекулярної пластифікації ланками алкілметакрилатів при їх кополімеризації з 9-вінілкарбазолом; 3. синтезувати мономери на основі антрацену і створити за їх участю полімерні фотонапівпровідникові матеріали на основі 9-вінілкарбазолу, здатні поглинати у ближній ІЧ області спектру;У першому розділі дисертації систематизовано та проаналізовано літературні дані, що стосуються методів синтезу, дослідження, модифікації та використання кополімерів на основі 9-вінілкарбазолу. У другому розділі вміщено інформацію про синтез і очистку матеріалів, методики проведення експериментів і методики аналізів, що використовуються в дослідженнях. У третьому розділі наведено матеріали досліджень особливостей синтезу кополімерів на основі 9-вінілкарбазолу. Беручи до уваги, що гнучкість макромолекул карболанцюгових полімерів реалізується за механізмом поворотної ізомерії, була зроблена спроба знайти кореляцію між параметрами 3С/р і числом „гнучких” (що допускають внутрішнє обертання) звязків в елементі ланцюга nf , що повторюється, яке можна визначити, виходячи з аналізу внесків у величину стрибка теплоємності Ср при температурі склування полімеру Tg. Так, якщо лінійний коефіціент поглинання для ПВК складає 0,013, то кополімер ІІ, який містить 7,5 % Pb, що відповідає складу кополімера ВК: ДФДМ-Pb (87:13) має лінійний коефіціент поглинання у 72 рази більший, а кополімер ВК: ДФДМ-Pb (70:30) має лінійний коефіціент у 240 разів більший.Дослідження показали, що порогова чутливість антраценвмісних кополімерів знаходиться на рівні чутливості носіїв, які використовуються в одношарових фототермопластичних системах. 44-46 (Березіна Н.О. здійснювала синтез мономерів та кополімерів, обробляла та узагальнювала результати досліджень.) Effect of polymer matrix on photosensitivity of Meso-Cl polymethine dye based composites // Functional materials 13, № 4 (2006) p.676-680.( Березіна Н.О. здійснювала синтез кополімерів та приготовляла композити з поліметиновими барвниками.) (Березіна Н.О. проводила спектральні дослідження, обробляла та узагальнювала результати.) (Березіна Н.О. здійснювала синтез полімерів та телурорганічних сполук, проводила спектральні дослідження, обробляла та узагальнювала результати.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Досліджена пластифікуюча дія алкілметакрилатів у кополімеризації з 9-ВК. Показано, що ланки алкілметакрилатів відіграють роль „внутрішніх” пластифікаторів 9-ВК, причому ефективність пластифікації різко зростає при переході від ГМА до ОМА, НМА та ЛМА.
2. Розроблена нова методика синтезу свинецьвмісних мономерів та кополімерів на їх основі з 9-ВК та І-ВК.
3. Розроблена методика визначення вмісту Pb в мономерах і кополімерах за допомогою атомно-абсорбційної спектроскопії.
4. Показано, що синтезовані свинецьвмісні кополімери мають порогову чутливість на рівні 1%, 0,2 MA?хв. Це є кращим показником для рельєфографічних носіїв, які не містять срібла і рекомендовані для використання в промисловій дефектоскопії.
5. Радикальною кополімеризацією отримані нові кополімери, що містять фрагменти антрацену та карбазолу. Дослідження показали, що порогова чутливість антраценвмісних кополімерів знаходиться на рівні чутливості носіїв, які використовуються в одношарових фототермопластичних системах. Це відкриває можливість їх застосування в різних способах запису інформації.
6. Показано, що процес сенсибілізації ПВК за допомогою ТОС зумовлений утворенням молекулярних комплексів. Результати порівняння сенсибілізуючої здатності ТОС і широко використованого для збільшення чутливості ПВК 2,4,7-тринітрофлуоренону вказують на перспективність цього класу сенсибілізаторів.
7. Ефективність фотогенерації носіїв заряду Н-агрегатами значною мірою залежить від молекулярної структури карбазольних полімерів. Так, наявність у структурі полімера йоду призводить до значного підвищення ефективності фотогенерації носіїв заряду Н-агрегатами.
8. Спектральна область фоточутливості плівок композитів поліметинового барвника з йодвмісними карбазольними кополімерами (3І-ВК-ОМА) значно ширша, ніж у відповідних композитах з НІТС, що може бути використане при розробці сонячних елементів.
Перелік публікацій за темою дисертації
1. Березіна Н.А., Гребенюк-Морозова К.В., Лисова І.В., Сиромятніков В.Г. Внутрішньо пластифіковані кополімери N-вінілкарбазолу з алкілметакрилатами // Вісн.Київ.ун-ту. Хімія. - 2006. - № 43. - С. 44-46 (Березіна Н.О. здійснювала синтез мономерів та кополімерів, обробляла та узагальнювала результати досліджень.)
2. Berezina N., Syromyatnikov V., Ishchenko A., Verbitsky A., Vertsimakha Ya. Effect of polymer matrix on photosensitivity of Meso-Cl polymethine dye based composites // Functional materials 13, № 4 (2006) p.676-680.( Березіна Н.О. здійснювала синтез кополімерів та приготовляла композити з поліметиновими барвниками.)
3. Короткая Е.Д., Проценко Л.И., Березина Н.А.. Фотоэлектрические свойства композиций на основе трифениламина и его производных // Вестн.Киев. ун-та.Химия. - 1990.- № 31.- С. 57-61. (Березіна Н.О. проводила спектральні дослідження, обробляла та узагальнювала результати.)
4. Короткая Е.Д., Найденов В.П., Березина Н.А., Садеков М.Д., Починок В.Я. Теллурорганические соединения - новый класс сенсибилизаторов фотопроводимости полимеров // Вестн. Киев. ун-та. Химия.- 1986.- № 27.- С.44-48. (Березіна Н.О. здійснювала синтез полімерів та телурорганічних сполук, проводила спектральні дослідження, обробляла та узагальнювала результати.)
5. Березина Н.А., Федорова Л.Н., Ящук В.Н., Дегода В.Я. Синтез и спектральные свойства свинецсодержащих полимеров // Вестн. Киев. ун-та. Химия.- 1986.- № 27.- С.52-56. (Березіна Н.О. розробляла методи синтезу та здійснювала синтез свинецьвмісних мономерів та полімерів. Проводила їх дослідження.)
6. Привалко В.П., Арбузова А.П., Пасько С.П., Березіна Н.О., Ліпатов Ю.С. Теплова рухомість макромолекул статистичних сополімерів N-вінілкарбазолу та алкілметакрилатів у розплаві // Доп. АН УРСР. Сер. Б. Геол., хім. та біол. науки.- 1985.- № 3.- С. 48-51. (Березіна Н.О. здійснювала синтез серії кополімерів вінілкарбазолу з алкілметакрилатами, обробляла та узагальнювала результати досліджень.)
7. Шевляков Ю.А., Чичирко В.И., Кузьмин Р.Н., Березина Н.А. Влияние рентгеновских фотонов на зарядное состояние полимерных диэлектриков // Изв. высш. уч. завед. Физика.- 1984.- № 11.- С.116-117. (Березіна Н.О. здійснювала синтез свинецьвмісних кополімерів, готувала зразки для рентгенівських досліджень.)
8. Березіна Н.О., Сиромятніков В.Г., Гребенюк-Морозова К.В., Лисова І.В. Синтез і інформаційні властивості деяких кополімерів вінілкарбазолу і похідних антрацену // 7 Всеукр. наук.конф.”Сучасні проблеми хімії”.- Київ - 2006. - С.275.
9. Березина Н.А., Савченко И.А., Сыромятников В.Г., Ящук В.Н., Гражулявичус Ю.В. Свинецсодержащие композиты на основе сополимеров и комплексов // 26 Междунар.конф. и выставка „Композиционные материалы в промышленности”.- Ялта, Крым.- 2006.- С.65.
10. Березіна Н.О. Рентгеночутливі полімерні матеріали на основі 9-вінілкарбазолу та його похідних // Збірник праць 62-ої Наукової конференції професорсько-викладацького складу, аспірантів та студентів НТУ.- Київ - 2006.- С.66.
11. Березина Н.А., Сыромятников В.Г., Верцимаха Я.И. Карбазолсодержащие полимеры как матрицы в фотопроводящих композициях с некоторыми цианиновыми красителями. // Зб. “Композиційні матеріали”.- 2004. - С.79.
12. Berezina N., Syromyatnikov V., Ishchenko A., Verbitsky A., Vertsimakha Ya. Influence of substituents on photosensitivity of carbazole containing polymers as matrices for polymer-dye compositions // International conference ”Polymers in XXI centure”.- Kyiv.- 2003.- P.18.
13. Березіна Н.О., Сиромятніков В.Г. Кополімери 9-вінілкарбазолу з антраценвмісними метакрилатами та фотонапівпровідникові шари на їх основі // 4 Всеукр. Наук.конф.студ. і аспір. ,,Сучасні проблеми хімії”.- Київ.- 2003.- С.21.
15. Бутенко А.Д., Березина Н.А., Загданская Н.Е., Федорова Л.Н., Лазникова И.Д., Починок В.Я. О возможности увеличения чувствительности носителей для фототермопластической записи информации // Всесоюзная конф. „Оптическое изображение и регистрирующие среды”.- Вильнюс.- 1982.-Ч.1.- С. 55-56.
16. Сыромятников В.Г., Прот Т., Кузьмин Р.Н., Браславец (Березина) Н.А., Паскаль Л.П., Быховец В.А. Полиоснования Шиффа: синтез, электрофизические свойства и перспективы применения в электрофотографии // 3 Всесоюзная конф. „Бессеребряные и необычные фотографические процессы „.- Вильнюс.- 1980.-С.147-149.