Содиков Фирузджон Ходиходжаевич. Структура и физические свойства растворов фуллеренов и фуллереннаполненных полимерных матриц

brief description

Содиков Фирузджон Ходиходжаевич. Структура и физические свойства растворов фуллеренов и фуллереннаполненных полимерных матриц: диссертация ... кандидата Физико-математических наук: 01.04.07 / Содиков Фирузджон Ходиходжаевич;[Место защиты: Таджикский национальный университет], 2018

Министерство образования и науки Республики Таджикистан
Таджикский Национальный Университет
На правах рукописи
Содиков Фирузджон Ходиходжаевич
СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ФУЛЛЕРЕНОВ
И ФУЛЛЕРЕННАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦ
Специальность: 01.04.07- физика конденсированного состояния
Диссертация на соискание учёной степени
кандидата физико-математических наук
Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Табаров С.Х.;
Научный консультант:доктор физико-мате-матических наук, профессор Туйчиев Ш.
Душанбе - 2017
Введение 5
Глава 1. Литературный обзор. Структура и свойства наноугле- родсодерсодержащих систем
1.1. Введение 11
1.2. Фуллерены-новые углеродные вещества 12
1.3. Фуллерены в растворах 17
1.4. Фуллерены-потенциальные модификаторы полимеров 30
1.5. Термодинамические свойства растворов фуллеренов 35
1.6. Постановка задачи исследования 38
Глава 2. Методы и объекты исследования
2.1. Введение 40
2.2. Главные принципы рентгеноструктурного анализа 40
2.3. Экспериментальные основы рентгенографии жидкостей и
аморфных тел 41
2.4. Некоторые методические вопросы рассеяния рентгеновских
42
лучей
2.5. Рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и его инфор-
44
мативность
2.6. Аппаратура для рентгеновского исследования растворов
фуллеренов и полимерных нанокомпозитов 46
2.7. Методика определения физических параметров растворов
фуллеренов 47
2.8. Объекты исследования и методика приготовления образцов раст-
52
воров фуллеренов 52
2.9. Объекты исследования и методика приготовления образцов
плёнок полимерных нанокомпазитов 55
Глава 3. Исследование структуры и физических свойств
57
растворов фуллеренов
57
58
61
69
73
75
79
82
85
88
92
98
98
108
111
Температурная и концентрационная зависимость вязкости
растворов фуллерена С60
Структура растворов фуллеренов С60 и C70
Концентрационные изменения температуры кипения растворов
фуллерена С60 в ароматических растворителях
Влияние концентрации фуллерена С60 на температуру плав¬ления его растворов в бензоле и пара-ксилоле
Влияние структурной изомерии и симметрии молекул на температуру кипения растворителей и растворов фуллерена С^ Концентрационная зависимость плотности растворов фуллерена
С70 в ароматических растворителях
Свойства растворов фуллерена С6о в бромбензоле
Роль молекулярной симметрии в образовании ассоциатов в
растворах С60
Оптическая плотность растворов фуллеренов С60 и С70 в четы-реххлористом углероде
Концентрационные зависимости коэффициента поверхностного
натяжения растворов фуллеренов С60 и С70
Глава 4. Влияние малых добавок фуллеренов на структуру, ме-ханические и физические свойства полимеров
Введение
Влияние фуллерена С60 на структуру, механические и тепловые свойства пленок из полиэтилена
Влияние природы растворителя на структуру, механические и тепловые свойства фуллеренсодержащих плёнок полиэтилена
низкой плоности
Влияние фуллерена С60 на структуру и механические свойства тонких пленок из полиметакрилата и полистирола
4.5. Влияние фуллерена С6о на кинетику термодеструкции поли-
123
метилметакрилата и полистирола
4.6. О двухстадийной концентрационной зависимости физических
132
свойств фуллеренсодержащих конденсированных систем 132
Общие выводы 139
Литература 141

bibliography

Общие выводы
1. Предложен механизм концентрационных изменений надмолекулярной
структуры растворов фуллерена в исследованных ароматических раство-рителях. При увеличении концентрации фуллерена идет два конкурирующих процесса: 1- рост концентрации флуктуаций электронной плотности,
обусловленный тем, что фуллерен генерирует дополнительные устойчивые флуктуации пониженной электронной плотности; 2- подавление тепловых флуктуаций плотности в общем объеме растворителя. При очень малых концентрациях (~0,001%) преобладает первый процесс, возникают рассеивающие центры в виде молекул фуллерена, окруженных лиофобной оболочкой пониженной плотности. При последующем увеличении концентрации превалирует второй процесс; вокруг лиофобных оболочек диаметром 2,5 - 3,0 нм возникают лиофильные оболочки повышенной плотности, размер которых растет с ростом концентрации фуллерена и достигает ~25 нм, характеризуя дальнодействие фуллерена в исследованных ароматических растворителях.
2. Проведён анализ структурной изомерии и симметрии широкого круга ароматических растворителей и их роли в температурных границах фазовых переходов в растворах фуллеренов. Установлено, что структурная изомерия мало влияет на температуру кипения растворителей: она для разных изомеров варьирует в пределах нескольких градусов, а иногда в точности совпадает.
3. При растворении фуллеренов на начальных этапах вокруг молекул фуллеренов образуются области с нулевой плотностью. Соответствующий свободный объем объясняет падение плотности растворов и ряд аномальных изменений их физических свойств. Большой радиус воздействия фуллеренов на различные вещества вполне согласуется с предположением о физическом вакууме в фуллереновых полостях.
4. Исследования свойств композитов из аморфных и аморфно-кристал-лических полимеров ПЭНП, ПЭВП, ПММА и ПС с фуллереном С60 показа¬ли, что наблюдаются концентрационные зависимости механических показа¬телей наноуглеродсодержащих полимеров: при малых содержаниях С60 наблюдается повышение, а при больших концентрациях - снижение проч¬ностных и деформационных свойств композитов.
5. Методами рентгенографии показано, что молекулы фуллерена С60 в аморфно-кристаллических полимерных композитах, главным образом, со- средатачиваются в межламеллярном и межсферолитном аморфном про-странстве; они не входят в кристаллические решётки матрицы, но изменяют физическое состояние аморфных областей.
6. Установлено, что природа растворителя и технология получения по-лимеров существенно влияет на механические свойства композитов; из рас-творов композитов в хороших растворителях получаются пленки с лучшими механическими показателями.
7. Установлен двухстадийный характер концентрационных зависимостей физичесих свойств фуллеренсодержащих конденсированных систем-раство¬ров фуллеренов и фуллереннаполненных полимерных композитов.