ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ В РАСТВОРАХ ПОЛИМЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ 

Филякин А.М.

Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

Направление и скорость химических реакций образования комплексов полиэлектролитов с поверхностно-активными веществами зависит от концентрационного режима раствора полимера, в котором происходит взаимодействие, поэтому в данной работе методом вискозиметрии и фотон-корреляционной спектроскопии с использованием оптического зонда изучен переход от режима разбавленного раствора к режиму полуразбавленного на примере водных растворов полиметакриловой кислоты (ПМАК) с = 3×10⁵ г/моль и R_H = 10 нм.

В качестве зондов использовались частицы золя поликремневой кислоты (R_H = 11 нм) и частицы полистирольного латекса (R_H = 57 нм). Частицы зонда добавляли в раствор ПМАК с таким расчетом, что интенсивность рассеянного частицами зонда света превышала интенсивность рассеянного света раствором поликислоты. При такой концентрации частиц зонда свойства рассеянного света системой ПМАК – вода – зонд зависят от характера движения частиц зонда в растворе ПМАК.

В работе получены функции распределения частиц зонда по коэффициентам диффузии в растворах ПМАК различных концентраций. В области разбавленных растворов функции распределения унимодальны, в области полуразбавленных растворов функции распределения бимодальны. В последнем случае в растворе ПМАК сосуществуют два сорта частиц. Одни из них движутся относительно свободно в среде со значениями вязкости, характерными для разбавленных растворов ПМАК, а другие оказываются заключенными в ячейки формирующейся сетки зацеплений. Размер ячеек сопоставим с размерами частиц зонда, а значения вязкости этих областей характерны для вязкости раствора с зацеплениями. Доля областей с повышенным значением микровязкости резко возрастает при увеличении концентрации ПМАК.

Более того, области с большим значением микровязкости ответственны за резкий рост макроскопической вязкости растворов ПМАК. Зависимость макроскопической вязкости растворов ПМАК от концентрации, полученная методом капиллярной вискозиметрии, и концентрационная зависимость вязкости, рассчитанная из данных по средним коэффициентам диффузии частиц зонда на основании уравнения Стокса – Эйнштейна, удовлетворительно согласуются между собой.