Badanie dynamiki molekularnej oraz struktury kopolimerów metodą NMR oraz spektroskopii dielektrycznej - Jenczyk, Jacek (My University, 2011)
Kopolimery blokowe reprezentują ciekawą klasę materiałów polimerowych, cieszącą się coraz większym zainteresowaniem w środowiskach naukowych oraz technologicznych. Budowę makromolekuły kopolimeru stanowi kowalentne połączenie dwóch bądź większej ilości łańcuchów polimerowych (bloków) o odpowiednio dobranych pod względem aplikacyjnym własnościach. Cechy fizyczne kopolimeru zależą w efekcie zarówno od właściwości składników (architektura łańcucha, ciężar molekularny, własności termiczne) jak również od oddziaływań pomiędzy tymi składnikami. Ze względu na możliwość wystąpienia w układach kopolimerowych zjawiska samoorganizacji łańcuchów polimerowych, prowadzącego do powstania periodycznych struktur domenowych o wymiarach rzędu nanometrów, wiąże się z nimi duże nadzieje w rozwoju nanotechnologii. Badania przedstawione w pracy skoncentrowane były przede wszystkim na określeniu wpływu architektury domenowej kopolimeru oraz zmiany ciężaru molekularnego kopolimeru na dynamikę molekularną poszczególnych bloków. Za cel dodatkowy postawiono sobie określenie rozmiarów domen w lamelarnych strukturach periodycznych badanych kopolimerów przy zastosowaniu alternatywnego, w stosunku do klasycznych metod rozproszeniowych, eksperymentu bazującego na zjawiskach jądrowego rezonansu magnetycznego oraz dyfuzji spinowej. Przebadano dwa symetryczne kopolimery poli(styrenu-b-izpoprenu): PS(11500)-b-PI(10500), PS(45000)-b-PI(46000) oraz dodatkowo przeprowadzono badania homopolimerów polistyrenu oraz poliizoprenu jako próbek referencyjnych.

Block copolymers exemplify an interesting class of polymer materials which are increasingly drawing the attention of both researchers and engineers. Such materials find applications as surfactants, adhesives, and compatibilizers of polymer blends. Moreover, due to their ability to self-organize, they belong to a very promising material group which might be implemented in microelectronics and nanolithography. Properties of these systems depend on individual blocks characteristics and on the interaction between the components. Since, the first copolymer systems were synthesized, many research groups have attempted to explain how immiscible blocks of two different types influence one another in terms of chain mobility. In order to study that problem the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) were applied to trace molecular motions. An additional aim of the study was to determine the size of the polystyrene domains by NMR spin diffusion experiment. We have investigated two nearly symmetric poly(styrene-b-isporene) diblock copolymers: PS(11500)-b-PI(10500), PS(45000)-b-PI(46000). The experiments performed in a wide frequency range allowed us to observe various motions, namely: (i) segmental motions related to the glass transition processes for both polyisoprene and for polystyrene blocks of copolymer, (ii) normal mode relaxation of polyisoprene chains, which corresponds to the fluctuations of the end-to-end vector (global motions), (iii) interfacial relaxation which it is due to the motions of the conformal interfaces formed in the ordered lamellae state.
Molecular dynamics and structure in copolymers studied by NMR and dielectric spectroscopy
Wydział Fizyki
Keywords: kopolimery blokowe; block copolymers; spektroskopia NMR; NMR spectroscopy; spektroskopia dielektryczna; dielectric spectroscopy