Polymer Science, Series A

Получены пленки полиуретанов на основе смесей диацетата целлюлозы с полипропиленгликолем с концевыми группами, замещенными 2,4-толуилендиизоцианатом, из растворов в ДМАА. Методами Фурье-ИК-спектроскопии, РСА и ТМА изучена структурная организация пленок и определены температуры стеклования пленок с разным содержанием сшивающего агента. Изучены механические характеристики пленочных материалов. С ростом количества введенного сшивающего реагента (до 43 мас. %) наблюдается последовательное снижение модуля упругости, предела пластичности, прочности и предельной деформации разрушения пленок.

Гуминовые кислоты являются природными полиэлектролитами, проявляющими поверхностно-активные свойства на межфазной границе раствор–органическая жидкость. С помощью меченных тритием веществ, жидкостной сцинтилляционной спектрометрии в варианте сцинтиллирующей фазы и метода висящей капли исследовано влияние рН, ионной силы водного раствора и концентрации в нем карбамида на способность гуминовых кислот диффундировать в органическую фазу, адсорбироваться на границе раздела фаз жидкость–жидкость и снижать на ней межфазное натяжение. Эксперимент проводили при концентрациях гуминовых кислот ниже 100 мг/л, когда они проявляют биологическую активность. Показано, что наиболее высокую поверхностную активность гуминовые кислоты проявляют либо в кислых растворах, либо в слабо солевых растворах в присутствии невысоких (около 0.5 моль/л) концентраций карбамида.

Введение гидрофильных наполнителей в матрицу гидрофобных термопластичных полимеров является сложной задачей, обусловленной термодинамической несовместимостью компонентов и низкими адгезионными характеристиками. Особенно ярко данные проблемы проявляются, если наполнитель представляет собой гидрофильный полимер, не способный к плавлению без разложения, как это свойственно полисахаридам. Для получения композитов на основе полиолефинов в работе использовали метод безрастворной экструзии как для модифицирования химической структуры хитозана с целью придания ему амфифильных свойств, так и для смешения полученных производных с полиэтиленом. Исследовано влияние параметров проведения процессов, наличия пластификатора и содержания наполнителя на термические и механические свойства композитных пленочных материалов, а также на их морфологию. Обнаружено, что введение гидрофобных фрагментов в структуру хитозана незначительно улучшает механические свойства материалов по сравнению с немодифицированным полисахаридом. Гораздо больший эффект оказывает одновременное введение пластификатора, приводящее к материалам с однородной морфологией и улучшенной пластичностью.

Дрейф многократно протонированных цепей полиэтиленоксида в гелии в электростатических полях различной напряженности моделируется методом молекулярной динамики. Результаты моделирования сравниваются с предсказаниями кинетической теории подвижности ионов, которая связывает эффект увеличения напряженности поля с ростом температуры иона. Как и следовало ожидать, внутренняя температура иона T_ion повышается с увеличением кинетической энергии случайного движения, получаемой ионом от поля. Однако она растет медленнее, чем ожидается в двухтемпературной теории. Подвижность ионов рассчитывается как функция напряженности поля E при постоянной температуре газа T (300 К) и как функция T при низких E. Результаты этих двух серий расчетов сравниваются при одинаковых внутренних температурах ионов. Результаты совпадают при T_ion, близкой к температуре газа. При высоких температурах иона они несколько расходятся (примерно на 8% при T_ion = 600 К), что не согласуется с теорией. Конформации и размеры дрейфующих ионов, а также их сечения столкновения, рассчитанные по подвижности, свидетельствуют о том, что увеличение числа присоединенных протонов приводит к разворачиванию полимерной цепи. Этот эффект удовлетворительно согласуется с критерием Рэлея устойчивости заряженной капли. Увеличение напряженности поля влияет на сечение столкновения по нескольким причинам. Они включают в себя повышение температуры иона, приводящее к увеличению размера иона, уменьшение влияния дальнодействующих притягивающих взаимодействий и дипольную ориентацию, которая более выражена при меньшем количестве присоединенных протонов.

В работе продемонстрированы новые возможности для улучшения прогнозирования газотранспортных характеристик стеклообразных полимеров по их химической структуре на основе Базы данных ИНХС РАН. Разработана обобщенная линейная модель для прогнозирования коэффициентов проницаемости любой системы газ–полимер на основе структурных дескрипторов полимера и свойств газа, например, табулированных эффективного кинетического диаметра для молекул газа и эффективного параметра потенциала Леннард-Джонса. Такая модель позволяет существенно расширить массив экспериментальных данных для прогнозирования и применения современных методов машинного обучения. Показана возможность использования малых остаточных нейронных сетей для улучшения качества прогнозов линейных моделей, причем обучение таких нейронных сетей не требует использования серьезных вычислительных мощностей.