Исследование диффузионных мембран, модифицированных звездообразными полимерами с фуллереновыми центрами, методом малоуглового рассеяния нейтронов

Методом малоуглового рассеяния нейтронов исследован новый тип композиционных диффузионных (первапорационных) мембран с высокими функциональными характеристиками для разделения смесей азеотропных жидкостей.

Синтезированные в ИВС РАН мембраны на основе поли (2,6-диметил-1,4-фениленоксида) включали гибридный звездообразный полимер с центром ветвления - фуллереном С₆₀ и лучами различной природы (неполярный полистирол, полярный диблок-сополимер поли-2-винилпиридин-блок-поли-трет-бутилметакрилат).

Анализ данных рассеяния нейтронов на исходных сухих и насыщенных дейтерометанолом (контрастированных) мембранах выявил фрактальные свойства геометрии каналов с растворителем: исходный матричный полимер содержит сильно разветвленные каналы флуктуационной природы, тогда как в композитах с увеличением доли звездообразного полимера (1; 3; 5 масс. %) формируется развитая система линейных каналов.

Механизм структурирования мембранных композитов связан с тем, что звездообразные молекулы за счет внутренней и внешней сегрегации лучей в матрице генерируют дефекты упаковки полимера (вакансии масштаба звена), перекрывание которых создает субмикронные каналы, заполняемые растворителем. Таким образом, внедренный в матрицу звездообразный полимер стимулирует превращение сильно разветвленных и нестабильных каналов матрицы в систему устойчивых линейных каналов, что значительно улучшает транспортные, сорбционные и разделительные свойства мембран.