ИСТИНА

Проект направлен на разработку нового подхода для получения нанокомпозитов с полимерной матрицей. С этой целью предполагается использовать явление крейзинга полимеров в жидких средах для создания нанопористой полимерной основы. Однако, в отличие от известного подхода создания нанокомпозитов с использованием явления крейзинга полимеров, предполагается исследовать процесс залечивания нанопористой структуры крейзованного полимера путем его отжига выше соответствующей температуры стеклования полимерной матрицы. Такой подход позволяет получить новую информацию о двух процессах. Во-первых, исследовать малоизученный процесс залечивания высокоразвитой поверхности крейзованного полимера, и, во-вторых, получить новое поколение нанокомпозитов с полимерной матрицей при проведении отжига крейзованного полимера после введения в его пористую структуру низкомолекулярных компонентов (красителей, окислов, металлов, солей и т.д.). Указанный подход, в отличие от развитого ранее, позволит использовать для создания нанокомпозита с полимерной матрицей широкого круга неволокнообразующих полимеров (полиметилметакрилат, поликарбонат, полистирол и пр.) и получить нанокомпозиты, в которых полимерная матрица не будет обладать молекулярной ориентацией. Указанный подход, в отличие от известного ранее, позволит получать оптически прозрачные нанокомпозиты. Предварительные результаты показали, что такие материалы (нанокомпозиты) обладают уникальными оптическими свойствами и могут представлять интерес для нужд микроэлектроники, квантовой электроники, оптоэлектроники и пр.

Разработан и обоснован принципиально новый подход к получению полимерных нанокомпозиций (включая композиции с молекулярной степенью диспергирования второго компонента) с достаточно высоким уровнем прозрачности путем использования наноструктурированных (нанопористых) полимерных матриц, сформированных методом крейзинга. Общая проблема всех существующих в настоящее время вариантов создания полимерных нанокомпозиций связана с совместимостью компонент. При низком уровне стабилизации дисперсной фазы и плохой совместимости компонент чаще всего формируются композиции с крупными частицами и неравномерным распределением модифицирующего агента в объеме полимерной матрицы. Принципиальный подход к решению проблемы совместимости компонент в полимерных композициях заключается в использовании для этой цели полимерных матриц с нанопористой структурой. Наличие такой структуры предполагает возможность введения в ее объем модифицирующего агента. В качестве второго компонента могут выступать как органические, так и неорганические соединения. Проведение in situ реакций в нанопористой структуре полимерных матриц с участием неорганических соединений (прекурсоров) должно автоматически приводить к возникновению нанокомпозиций, поскольку размер частиц нанофазы, вообще говоря, не может превышать размер пор. Разработано два варианта методики получения вышеуказанных систем с удовлетворительной прозрачностью (низким уровнем рассеяния света). Первый вариант связан с формированием композиций на основе делокализованного крейзинга, второй - классического. Первый вариант используется для получения систем, содержащих нанофазу неорганического компонента (главным образом полупроводниковые соединения и металлы - в нашем случае TiO2 и Pt), а также нанокомпозиций с органическим компонентом (в нашем случае наноразмерные упорядоченные J-агрегаты полиметиновых красителей). По второму варианту можно формировать полимерные композиции с молекулярной степенью диспергирования вводимого компонента (органические красители). Установлены условия необходимые для получения композиций с низким уровнем рассеяния света (удаление жидкой среды из образца в свободном состоянии после проведения стадии крейзинга и термообработка сформированных композиций при 120-140 град. С). Формирование прозрачных, однородных, равномерно окрашенных образцов при термообработке (выше Тс полимерной матрицы) композиций с молекулами красителей на основе стеклообразных полимеров, деформированных по механизму классического крейзинга, обусловлено протеканием процессов залечивания фибриллизованного материала крейзов и миграции (диффузии) молекул красителя в объеме образца. Методом спектроскопии в видимой области впервые проведено исследование указанных процессов. Показано, что процесс залечивания включает две стадии – быструю и медленную. Первая связана с усадкой образца (сворачивание макромолекул по энтропийному механизму), вторая ? с рептационной подвижностью макромолекул. Анализ кинетики снижения уровня рассеяния композиций при термообработке позволил определить значение энергии активации медленной стадии процесса залечивания (~400 кДж/моль). Показано, что эффект сенсибилизации нанофазы двуокиси титана можно ожидать в случае эозина Y при формировании композиций ПП-TiO2-краситель в кислой среде, что обусловлено высоким уровнем межмолекулярных взаимодействий в данной системе в этих условиях. Высказана точка зрения, согласно которой формирование J-агрегатов происходит в среде с достаточно высоким значением диэлектрической проницаемости и достаточно низкой вязкостью (микровязкостью). Сополимер ВДФ-ТФЭ удовлетворяет этим условиям, благодаря наличию полярных CF связей и низкому значению Тс. На основании проведенных фундаментальных исследований выявлены и реализованы в виде патентов РФ прикладные аспекты данной работы.