Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера
Методом малоуглового рентгеновского рассеяния изучены структурные особенности органо-неорганических взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера, синтезированного на основе 2-гидроксиэтилметакрилата и изопропоксида титана. Показано, что минимал...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85904 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера / Т.Т. Алексеева, Ю.П. Гомза, И.С. Мартынюк, В.В. Клепко, С.Д. Несин // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 9. — С. 136–141. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85904 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Алексеева, Т.Т. Гомза, Ю.П. Мартынюк, И.С. Клепко, В.В. Несин, С.Д. 2015-08-31T16:19:58Z 2015-08-31T16:19:58Z 2013 Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера / Т.Т. Алексеева, Ю.П. Гомза, И.С. Мартынюк, В.В. Клепко, С.Д. Несин // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 9. — С. 136–141. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85904 541.64:539.2 Методом малоуглового рентгеновского рассеяния изучены структурные особенности органо-неорганических взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера, синтезированного на основе 2-гидроксиэтилметакрилата и изопропоксида титана. Показано, что минимальное содержание фрагментов (–TiO₂–) равномерно распределяется в пределах областей, содержащих полигидроксиэтилметакрилат, а повышение Тi-компонента приводит к частичной его агрегации. Это сопровождается систематическим уменьшением периодичности пространственно-упорядоченной структуры и повышением общего уровня гетерогенности изученных органо-неорганических ВПС. Методом малокутового рентгенiвського розсiяння вивчено структурнi особливостi органо-неорганiчних взаємопроникних полiмерних сiток (ВПС) на основi сiтчастого полiуретану i Ti-вмiсного кополiмеру, синтезованого на основi 2-гiдроксiетилметакрилату й iзопропоксиду титану. Показано, що мiнiмальний вмiст фрагментiв (–TiO₂–) рiвномiрно розподiляється в межах областей, що мiстять полiгiдроксiетилметакрилат, а пiдвищення Тi-компонента призводить до часткової його агрегацiї. Це супроводжується систематичним зменшенням перiодичностi просторово-впорядкованої структури та пiдвищенням загального рiвня гетерогенностi вивчених органо-неорганiчних ВПС. Structural features of the organic-inorganic interpenetrating polymer networks (IPN) based on crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer based on 2-hydroxyethylmethacrylate and titanium isopropoxide have been studied by the method of small-angle x-ray diffraction. It is shown that the minimum content of fragments (–TiO₂–) is uniformly distributed within the areas containing polyhydroxyethylmethacrylate, and an increase of the Ti-component leads to its partial aggregation. It is accompanied by the systematic reduction of periodicity of the spatial ordered structure and an increase of the general level of heterogeneity of the studied organic-inorganic IPN. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера Структурнi особливостi органо-неорганiчних ВПС на основi сiтчастого полiуретану та Ti-вмiсного кополiмеру Structural peculiarities of the organic-inorganic IPN based on crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера |
| spellingShingle |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера Алексеева, Т.Т. Гомза, Ю.П. Мартынюк, И.С. Клепко, В.В. Несин, С.Д. Хімія |
| title_short |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера |
| title_full |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера |
| title_fullStr |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера |
| title_full_unstemmed |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера |
| title_sort |
структурные особенности органо-неорганических впс на основе сетчатого полиуретана и ti-содержащего сополимера |
| author |
Алексеева, Т.Т. Гомза, Ю.П. Мартынюк, И.С. Клепко, В.В. Несин, С.Д. |
| author_facet |
Алексеева, Т.Т. Гомза, Ю.П. Мартынюк, И.С. Клепко, В.В. Несин, С.Д. |
| topic |
Хімія |
| topic_facet |
Хімія |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Структурнi особливостi органо-неорганiчних ВПС на основi сiтчастого полiуретану та Ti-вмiсного кополiмеру Structural peculiarities of the organic-inorganic IPN based on crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer |
| description |
Методом малоуглового рентгеновского рассеяния изучены структурные особенности органо-неорганических взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера, синтезированного на основе 2-гидроксиэтилметакрилата и изопропоксида титана. Показано, что минимальное содержание
фрагментов (–TiO₂–) равномерно распределяется в пределах областей, содержащих полигидроксиэтилметакрилат, а повышение Тi-компонента приводит к частичной его
агрегации. Это сопровождается систематическим уменьшением периодичности пространственно-упорядоченной структуры и повышением общего уровня гетерогенности изученных органо-неорганических ВПС.
Методом малокутового рентгенiвського розсiяння вивчено структурнi особливостi органо-неорганiчних взаємопроникних полiмерних сiток (ВПС) на основi сiтчастого полiуретану i Ti-вмiсного кополiмеру, синтезованого на основi 2-гiдроксiетилметакрилату й iзопропоксиду титану. Показано, що мiнiмальний вмiст фрагментiв (–TiO₂–) рiвномiрно розподiляється в межах областей, що мiстять полiгiдроксiетилметакрилат, а пiдвищення Тi-компонента призводить до часткової його агрегацiї. Це супроводжується систематичним зменшенням перiодичностi просторово-впорядкованої структури та пiдвищенням загального рiвня гетерогенностi вивчених органо-неорганiчних ВПС.
Structural features of the organic-inorganic interpenetrating polymer networks (IPN) based on
crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer based on 2-hydroxyethylmethacrylate and
titanium isopropoxide have been studied by the method of small-angle x-ray diffraction. It is shown
that the minimum content of fragments (–TiO₂–) is uniformly distributed within the areas containing polyhydroxyethylmethacrylate, and an increase of the Ti-component leads to its partial aggregation. It is accompanied by the systematic reduction of periodicity of the spatial ordered structure
and an increase of the general level of heterogeneity of the studied organic-inorganic IPN.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85904 |
| citation_txt |
Структурные особенности органо-неорганических ВПС на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего сополимера / Т.Т. Алексеева, Ю.П. Гомза, И.С. Мартынюк, В.В. Клепко, С.Д. Несин // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 9. — С. 136–141. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT alekseevatt strukturnyeosobennostiorganoneorganičeskihvpsnaosnovesetčatogopoliuretanaitisoderžaŝegosopolimera AT gomzaûp strukturnyeosobennostiorganoneorganičeskihvpsnaosnovesetčatogopoliuretanaitisoderžaŝegosopolimera AT martynûkis strukturnyeosobennostiorganoneorganičeskihvpsnaosnovesetčatogopoliuretanaitisoderžaŝegosopolimera AT klepkovv strukturnyeosobennostiorganoneorganičeskihvpsnaosnovesetčatogopoliuretanaitisoderžaŝegosopolimera AT nesinsd strukturnyeosobennostiorganoneorganičeskihvpsnaosnovesetčatogopoliuretanaitisoderžaŝegosopolimera AT alekseevatt strukturniosoblivostiorganoneorganičnihvpsnaosnovisitčastogopoliuretanutativmisnogokopolimeru AT gomzaûp strukturniosoblivostiorganoneorganičnihvpsnaosnovisitčastogopoliuretanutativmisnogokopolimeru AT martynûkis strukturniosoblivostiorganoneorganičnihvpsnaosnovisitčastogopoliuretanutativmisnogokopolimeru AT klepkovv strukturniosoblivostiorganoneorganičnihvpsnaosnovisitčastogopoliuretanutativmisnogokopolimeru AT nesinsd strukturniosoblivostiorganoneorganičnihvpsnaosnovisitčastogopoliuretanutativmisnogokopolimeru AT alekseevatt structuralpeculiaritiesoftheorganicinorganicipnbasedoncrosslinkedpolyurethaneandticontainingcopolymer AT gomzaûp structuralpeculiaritiesoftheorganicinorganicipnbasedoncrosslinkedpolyurethaneandticontainingcopolymer AT martynûkis structuralpeculiaritiesoftheorganicinorganicipnbasedoncrosslinkedpolyurethaneandticontainingcopolymer AT klepkovv structuralpeculiaritiesoftheorganicinorganicipnbasedoncrosslinkedpolyurethaneandticontainingcopolymer AT nesinsd structuralpeculiaritiesoftheorganicinorganicipnbasedoncrosslinkedpolyurethaneandticontainingcopolymer |
| first_indexed |
2025-11-27T06:47:33Z |
| last_indexed |
2025-11-27T06:47:33Z |
| _version_ |
1850805698847309824 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
9 • 2013
ХIМIЯ
УДК:541.64:539.2
Т.Т. Алексеева, Ю. П. Гомза, И. С. Мартынюк, В. В. Клепко,
С.Д. Несин
Структурные особенности органо-неорганических ВПС
на основе сетчатого полиуретана и Ti-содержащего
сополимера
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Ю.Ю. Керчой)
Методом малоуглового рентгеновского рассеяния изучены структурные особенности ор-
гано-неорганических взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) на основе сетчато-
го полиуретана и Ti-содержащего сополимера, синтезированного на основе 2-гидрокси-
этилметакрилата и изопропоксида титана. Показано, что минимальное содержание
фрагментов (–TiO2–) равномерно распределяется в пределах областей, содержащих по-
лигидроксиэтилметакрилат, а повышение Тi-компонента приводит к частичной его
агрегации. Это сопровождается систематическим уменьшением периодичности про-
странственно-упорядоченной структуры и повышением общего уровня гетерогенности
изученных органо-неорганических ВПС.
Органо-неорганические гибридные композиционные материалы являются предметом интен-
сивных исследований в последние несколько десятилетий. Значительный интерес к изуче-
нию таких полимерных композиционных материалов обусловлен потребностями развиваю-
щихся нанотехнологий в самых различных областях: от медицины до телекоммуникацион-
ных систем. Многие исследователи успешно демонстрируют синтез различных полимеров
и сополимеров с включением неорганических структур на молекулярном уровне [1–3]. По-
добные материалы отличаются повышенной механической прочностью, термической ста-
бильностью и оптимальными параметрами теплопереноса.
Вызывает интерес синтез и исследования тройных гибридных взаимопроникающих по-
лимерных сеток (ВПС) на основе сетчатого полиуретана (ПУ), ПММА и неорганического
компонента (SiO2), полученного из тетраэтоксисилана через золь-гель синтез in situ [4, 5].
Авторами получены высокопрозрачные гибридные материалы благодаря последователь-
ности образования ПУ- и SiO2-составляющих ВПС, при этом микрофазовое разделение по
данным SAXS происходит на наноуровне. Неорганическая фаза в тройных ВПС способст-
вует улучшению механических и термических свойств.
© Т.Т. Алексеева, Ю. П. Гомза, И.С. Мартынюк, В. В. Клепко, С. Д. Несин, 2013
136 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №9
Интересные результаты получены в работе [6]. Авторы сообщают о пост-функционализа-
ции кластера Ti16O16(OEt)32 полимеризующимися лигандами для обеспечения химической
связи между неорганическим компонентом и органической матрицей посредством сополиме-
ризации. Модификация посредством 2-гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА) позволила ввести
восемь метакрилатных групп и получить кластер Ti16O16(OEt)24(OC2H4Mc)8. Функциона-
лизированные кластеры были введены в два типа матриц: диметакрилатную (1), образую-
щую частично гетерогенную сетку с высокой плотностью сшивки и полиГЭМА (2), обра-
зующую несшитую матрицу. По данным рентгеноструктурного анализа и трансмиссионной
электронной микроскопии, равномерное распределение неорганической фазы достигается
при низком содержании Тi кластеров (2,5% по массе), кластеры агрегируют с образовани-
ем структур с размерами порядка 30 нм. С увеличением содержания титана в диметакри-
латной матрице размеры формирующихся кластерных агрегатов значительно возрастают,
вплоть до 180 нм, распределение по размерам становится более полидисперсным. Вместе
с тем повышение содержания Тi кластеров (19,2% по массе) в несшитой матрице полиГЭМА
приводит к формированию компактных, практически однородно распределенных агрегатов
с размерами — 50 нм. Показано, что введение незначительного количества Тi (2,5% по массе)
приводит к значительному повышению прочности и термической стабильности (повышение
температуры разложения на 70 ◦C) композитов.
Особое внимание привлекают ВПС на основе различных модификаций полититанокси-
да в связи с их уникальными электрическими, оптическими и химическими свойствами [7].
В основном работы ведутся по изучению свойств коллоидных растворов и наноструктури-
рованых гибридных сред, созданных на основе наноразмерных частиц полититаноксида.
Проблема несовместимости органической и неорганической составляющих при смешении
различных по природе полимеров может быть решена путем синтеза таких гибридов, в ко-
торых возникали бы химические связи между компонентами. В этой связи перспективным
представляется использование в качестве органического компонента мономера винилового
ряда — ГЭМА, способного вступать в обменные реакции с неорганическим компонентом —
изопропоксидом титана (Ti(OPri)4), с образованием взаимопроникающих структур.
В работе [8] нами были изучены особенности формирования ВПС на основе сетчато-
го ПУ и органо-неорганического сополимера (ОНС) на основе 2-гидроксиэтилметакрилата
и Ti(OPri)4 методом ИК спектроскопии. Показано, что при синтезе органо-неорганических
ВПС (ОН ВПС) образуются трехмерные сетчатые структуры с включением фрагментов
(–TiO2–) в полимерную цепь полигидроксиэтилметакрилата (ПГЭМА).
Целью настоящего исследования было изучение структурных особенностей органо-не-
органических ВПС такого типа методом малоуглового рентгеновского рассеяния.
Экспериментальная часть. Исследуемые образцы исходной ВПС состава ПУ/
ПГЭМА получали формированием сетчатого ПУ на основе макродиизоцианата (2,4–2,6-то-
луилендиизоцианат и полиоксипропиленгликоль М 1000) и триметилолпропана в качестве
сшивающего агента. После 15–20 мин перемешивания компонентов уретановой составляю-
щей добавляли ГЭМА с предварительно растворенным инициатором — 2,2′-азо-бис-изобути-
ронитрилом (АИБН). Концентрация АИБН составляла 0,025 моль/л. ОН ВПС получали на
основе того же ПУ и ОНС на основе ГЭМА и Ti(OPri)4 при температуре 60 ◦C (10 ч) и 100 ◦C
(2 ч). Соотношение ПУ/ПГЭМА в исходных и ОН ВПС составляло 50/50% по массе, а моль-
ное соотношение ГЭМА/Ti(OPri)4 = 12/1, 8/1, 4/1. ВПС получали с использованием двух
различных процедур образования полиуретанового компонента — без катализатора и в при-
сутствии катализатора –дибутилдилаурат олова (ДБДЛО) для реакции уретанообразова-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №9 137
ния. Концентрация ДБДЛО составляла 1,4 · 10−4 моль/л. Для сопоставления были синте-
зированы ОН ВПС с катализатором при мольном соотношении ГЭМА/Ti(OPri)4 = 4/1.
Полученные пленки ВПС вакуумировали до постоянной массы.
Структурно-морфологические особенности ОН ВПС исследовали методом малоугло-
вого рентгеновского рассеяния. Профили малоуглового рассеяния рентгеновских лучей
(МУРРЛ) были получены в вакуумной камере типа Кратки с использованием Си-излу-
чения анода, монохроматизированного полным внутреннем отражением Ni-фильтром [9].
Съемка проводилась в режиме пошагового сканирования сцинтилляционного детектора
в диапазоне углов рассеяния от 0,03 до 4,0◦, что соответствует величинам волнового ве-
ктора (q) от 0,022 до 2,86 нм−1 (q = 4π sin θ/λ, θ — половина углов рассеяния, λ — длина
волны рентгеновского излучения). При этом обеспечивается возможность изучения микро-
гетерогенных образований с размерами (которые определяются как 2π/q) от 2 до 380 нм.
Предварительная обработка кривых МУРРЛ проводилась с использованием программы
FFSAXS [9, 10]. При этом использовались процедуры удаления фонового рассеяния каме-
рой, нормирования рассеянной интенсивности до абсолютних единиц, введения коллимаци-
онной поправки, расчет среднего квадрата флуктуаций электронной плотности и трехмер-
ных функций корреляции. Для проведения рентгенографических экспериментов исполь-
зовались образцы в виде пленок. Макроскопические характеристики и значения среднего
квадрата электронной плотности (∆ρ2) исходных ПУ, ПГЭМА, ВПС и ОН ВПС приведены
в табл. 1.
Результаты и их обсуждение. Кривые малоуглового рассеяния образцов исходных
материалов — ПУ, ПГЭМА и ВПС состава ПУ/ПГЭМА 50/50% по массе иллюстрирует
рис. 1, а. Кривая малоуглового рассеяния ПГЭМА (см. кривую 1 ) характеризуется низким
уровнем рассеянной интенсивности при отсутствии интерференционных эффектов (имеет
диффузный характер). Кривая малоуглового рассеяния ПУ (см. кривую 2 ) характеризует-
ся отсутствием явно выраженных интерференционных эффектов (имеет близкий к диф-
фузному характер), но проявляет признаки вырожденного интерференционного эффекта
(указано стрелкой). Вершина этого максимума расположена вблизи значения волнового
вектора 1,1 нм−1, что соответствует значению пространственной периодичности областей
микрофазового разделения около 5,7 нм−1 (см. табл. 1). Для исходной ВПС характерен
высокий уровень диффузного рассеяния, намного превышающий уровни рассеяния исход-
ных компонентов ВПС в области значений волнового вектора рассеяния от минимального
до 2,0 нм−1.
Таблица 1. Параметры малоугловых пиков и значения среднего квадрата электронной плотности (∆ρ2), рас-
считанные по данным малоуглового рассеяния исходных ПГЭМА, ВПС на основе ПУ и ПГЭМА и ОН ВПС
Образец
Массовое соотно-
шение компонентов
ПУ/ПГЭМА /
TiO2, %
Мольное
соотноше-
ние ГЭМА/
Ti(OPri)4
Положение
пика qm,
нм−1
Периодичность
пика 2π/qm, нм
∆ρ2 · 103,
моль2/см6
∆ρ2,
эл2/нм6
ПГЭМА 0/100/0 — 0,327 129
ПУ 100/0/0 — 1,1 5,7
ВПС 50/50/0 — 0,445 175
ОНВ-1 48,875/48,875/2,250 12/1 0,65 9,7 0,892 351
ОНВ-2 48,3/48,3/3,4 8/1 0,70 9,0 1,070 421
ОНВ-3 47,2/47,2/5,6 4/1 0,80 7,9 2,590 1018
ОНВ-4 с kt 47,2/47,2/5,6 4/1 0,96 6,5 2,080 818
138 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №9
Рис. 1. Зависимость интенсивности рассеяния I(q) от вектора рассеяния q: а — для исходных полимеров
ПГЭМА (1 ), ПУ (2 ), ВПС (3 ); б — для органо-неорганических ВПС при варьировании содержания TiO2 —
ОНВ-1 (1 ), ОНВ-2 (2 ), ОНВ-3 (3 ), ОНВ-4 (4 )
На экспериментальной кривой рассеяния исходной ВПС (см. а на рис. 1), также как
и для исходных ПУ и ПГЭМА не наблюдается выраженных интерференционных эффек-
тов. Как было показано в работе [10], при синтезе одновременных ОН ВПС на основе ПУ
и Тi-содержащего сополимера образуются трехмерные сетчатые структуры с включением
фрагментов (–TiO2–) в полимерную цепь ПГЭМА, в связи с этим анализировать особеннос-
ти микрофазовой структуры ОН ВПС будем относительно второго компонента — Тi-содер-
жащего сополимера. При минимальном содержании Ti(OPri)4 (в пересчете на TiO2 — 2,25%
по массе) для образца ОНВ-1 на кривой SAXS (кривая 1 на рис. 1, б ) наблюдается появле-
ние интерференционного максимума с вершиной, соответствующей периодичности 9,7 нм
(см. табл. 1). Это соответствует модели структуры, в которой титансодержащие фрагменты
практически равномерно распределяются в областях, содержащих ПГЭМА, с образованием
пространственно-упорядоченной структуры.
С увеличением содержания фрагментов (–TiO2–) их равномерное распределение нару-
шается, что приводит к изменению периодичности (см. кривую 2 на рис. 1, б ; табл. 1).
При мольном соотношении ГЭМА/Ti(OPri)4 = 8/1 повышается содержание TiO2 до 3,4%
по массе в образце ОНВ-2, при этом периодичность формирующейся системы уменьшает-
ся до 9,0 нм. Наблюдаемые значения периодичности можно в первом приближении счи-
тать соответствующими расстоянию между фрагментами полимерной цепи ПГЭМА, содер-
жащими титан. При дальнейшем увеличении содержания фрагментов (–TiO2–) в образ-
це ОНВ-3 (TiO2 — 5,6% по массе) наблюдается уменьшение периодичности макрорешетки
до 7,9 нм, сопровождающееся повышением общего уровня рассеянной интенсивности, что
свидетельствует об агрегации фрагментов (–TiO2–) в рамках областей полимерной матри-
цы, состоящей из ПГЭМА (см. кривую 3 на рис. 1, б ; табл. 1).
При изменении кинетических условий синтеза (т. е. использование катализатора для
реакции уретанобразования) Тi-содержащий сополимер образовывался в почти сшитой
ПУ-матрице при максимальном содержании TiO2 (образец ОНВ-4), наблюдается несколь-
ко отличный вид кривой малоуглового рассеяния относительно образца ОНВ-3, синтези-
рованного без катализатора. Результатом изменения условий синтеза является заметное
вырождение наблюдаемого на предыдущем образце ОНВ-3 дифракционного максимума,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №9 139
что свидетельствует о значительном разрушении пространственно-периодической структу-
ры. Кривая рассеяния образца ОНВ-4 приближается к диффузному виду, а сохранившийся
слабовыраженный дифракционный максимум соответствует периодичности 6,5 нм.
Как известно [11], одной из наиболее важных количественных характеристик микроге-
терогенной системы является значение среднего квадрата флуктуаций электронной плот-
ности, что является мерой гетерогенности (мутности) системы в спектре рентгеновского
излучения и характеризует общий уровень малоуглового рассеяния. Анализ значений па-
раметра ∆ρ2 для исследуемых ОН ВПС указывает на повышение общего уровня гетероген-
ности с увеличением содержания Тi-содержащего компонента (см. табл. 1), что указывает
на увеличение мутности в спектре рентгеновского излучения. Для образца ОНВ-4, синтези-
рованного с катализатором, этот параметр ниже, чем для образца ОНВ-3, полученного без
катализатора, но с одинаковым содержанием Тi-компонента. Это, вероятно, можно объяс-
нить фиксацией системы на более раннем этапе микрофазового разделения.
Таким образом, проведенные исследования показали, что введение металлсодержащих
фрагментов в ВПС существенно модифицирует гетерогенную структуру материала. Мини-
мальное содержание фрагментов (–TiO2–) равномерно распределяется в пределах областей,
содержащих ПГЭМА, а повышение Тi-компонента приводит к частичной его агрегации. Это
сопровождается систематическим уменьшением периодичности пространственно-упорядо-
ченной структуры и повышением общего уровня гетерогенности изученных ОН ВПС.
1. Wu C. S. In situ polymerization of titanium isopropoxide in polycaprolactone: properties and characteri-
zation of the hybrid nanocomposites // J. Appl. Polym. Sci. – 2004. – 92. – P. 1749–1757.
2. Серов В. Г., Гомза Ю.П., Литвяков В.И. и др. Изучение структурных особенностей новых органо-не-
органических гибридных наноматериалов с использованием рентгенографических методов // Укр.
хим. журн. – 2009. – 75, № 3. – С. 66–71.
3. Zhang J., Wang B., Ju X. et al. New observations on the optical properties of PPV/TiO2 nanocomposites //
Polymer – 2001. – 42. – P. 3697–3702.
4. Bonilla G., Martinez M., Mendoza A.M., Widmaier J.-M. Ternary interpenetrating networks of polyure-
thane-poly(methyl methacrylate)-silica: Preparation by the sol-gel process and characterization of films //
European Polymer Journal. – 2006. – 42. – P. 2977–2986.
5. Widmaier J.M., Bonilla G. In situ synthesis of optically transparent interpenetrating organic/inorganic
networks // Polym. Adv. Technol. – 2006. – 17. – P. 634–640.
6. Trabelsi S., Janke A., Hassler R. et al. Novel Organo-Functional Titanium-oxo-cluster-Based Hybrid
Materials with Enhanced Thermomechanical and Thermal Properties // Macromolecules. – 2005. – 38. –
P. 6068–6078.
7. Sanchez C., Soler-Illia A.A., Ribot F. et al. Designed Hybrid Organic-Inorganic Nanocomposites from
Functional Nanobuilding Blocks // Chem. Mater. – 2001. – 13, No 10. – P. 3061–3083.
8. Алексєєва Т. Т., Менжерес Г.Я., Мартинюк I.С. та iн. Спектральнi дослiдження формування вза-
ємопроникних полiмерних сiток на основi сiтчастого полiуретану та органо-неорганiчного кополiме-
ру // Вопр. химии и хим. технологии. – 2012. – № 3. – С. 54–59.
9. Липатов Ю.С., Шилов В. В., Гомза Ю.П., Кругляк Н.Е. Рентгенографические методы изучения
полимерных систем. – Киев: Наук. думка, 1982. – 296 c.
10. Vonk C.G. FFSAXS’s Program for the Processing of Small-Angle X-ray Scattering Data. – Geleen: DSM,
1975. – 83 p.
11. Bonatr R., Muller E. H. Phase separation in urethane elastomers as judged by low-angle X-ray scattering.
J. Funamentals // J. Macromol. Sci. B. – 1974. – 10. – P. 177–189.
Поступило в редакцию 28.03.2013Институт химии высокомолекулярных соединений
НАН Украины, Киев
140 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №9
Т. Т. Алексєєва, Ю.П. Гомза, I. С. Мартинюк, В.В. Клепко, С.Д. Несiн
Структурнi особливостi органо-неорганiчних ВПС на основi
сiтчастого полiуретану та Ti-вмiсного кополiмеру
Методом малокутового рентгенiвського розсiяння вивчено структурнi особливостi орга-
но-неорганiчних взаємопроникних полiмерних сiток (ВПС) на основi сiтчастого полiурета-
ну i Ti-вмiсного кополiмеру, синтезованого на основi 2-гiдроксiетилметакрилату й iзопро-
поксиду титану. Показано, що мiнiмальний вмiст фрагментiв (–TiO2–) рiвномiрно роз-
подiляється в межах областей, що мiстять полiгiдроксiетилметакрилат, а пiдвищення
Тi-компонента призводить до часткової його агрегацiї. Це супроводжується систематич-
ним зменшенням перiодичностi просторово-впорядкованої структури та пiдвищенням за-
гального рiвня гетерогенностi вивчених органо-неорганiчних ВПС.
T.T. Alekseeva, Yu. P. Gomza, I. S. Martynyuk, V.V. Klepko, S.D. Nesin
Structural peculiarities of the organic-inorganic IPN based on
crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer
Structural features of the organic-inorganic interpenetrating polymer networks (IPN) based on
crosslinked polyurethane and Ti-containing copolymer based on 2-hydroxyethylmethacrylate and
titanium isopropoxide have been studied by the method of small-angle x-ray diffraction. It is shown
that the minimum content of fragments (–TiO2–) is uniformly distributed within the areas contai-
ning polyhydroxyethylmethacrylate, and an increase of the Ti-component leads to its partial aggre-
gation. It is accompanied by the systematic reduction of periodicity of the spatial ordered structure
and an increase of the general level of heterogeneity of the studied organic-inorganic IPN.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №9 141
|