دانلود مقاله ساختار پیوند PVPh-co-PMMA ترکیبات پلیمری با NMR حالت جامد

مقدمه

این مسئله به امری بدیهی است که بیشتر ترکیبات پلیمری مخلوط نشدنی می باشند زیرا آنتروپی ترکیبی بسیار پایین بوده و مقدار یا سهم حجم آزاد موجب افزایش انرژی آزاد ترکیب می شود.از این روی، بهتر است تا یک سری انفعالات و اثرات متقابل بین مولکول NMRی مشخص شوند که عامل اصلی ترکیب می باشند نظیر پیوند هیدروژنی، فعل و انفعال دوقطبی-دو قطبی، اثرات متقابل یون. از آن جا که خواص فیزیکی ترکیبات پلیمری به شدت تحت تاثیر عدم ترکیب شدن قرار دارند، علاقه زیادی به مطالعه ترکیب پذیری و رفتار فازی مشاهده شده است. دانش بهتر از قابلیت ترکیب و رفتار فازی ترکیبات پلیمری برای توسعه و تولید مواد ترکیبی لازم است. ترکیبات پلیمری، به دلیل وجود انگیزه عملی برای تولید مواد جدید بسیار مورد توجه هستند. استفاده از ترکیبات پلیمری برای بدست آوردن موادی با عملکرد ویژه در تولید بسیار رایج است.

NMR حالت جامد، ابزاری بسیارث قوی برای پروب یابی قابلیت ترکیب، ساختار پیوند PVPh-co-PMMA فازی مجزا و حرکت مولکول NMRی در ترکیبات پلیمری می باشد و فراتر از آستانه تفکیک پذیری آنالیز حرارتی و میکروسکوپی می باشد. تعداد زیادی از کار های NMR منتشر شده است و برخی از آن ها به صورت مروری بوده اند. در این مقاله، از این روی، ما اقدام به معرفی یک سری کار ها بر روی ترکیبات پلیمری توسط NMR حالت جامد کرده و بر قابلیت ترکیب پذیری و تفکیک فازی ترکیبات پلیمری که عامل بهبود خواص فیزیکی می باشد تاکید می شود.

2- قابلیت ترکیب پذیری

2-1 اندازه گیری استراحت

در ترکیبات پلیمری، زمان های استراحت مشبک- اسپین H در قالب های مدور و آزمایشگاهی بدست آمده از NMR MAS حالت جامد به اندازه ترکیبات پلیمری از طریق فرایند انتشار اسپین فرایند حساسیت نشان می دهد. انتشار اسپین پروتون یک حرکت فیزیکی پروتون محسوب نمی شود بلکه فرایند به تعادل رساندن پلاریزاسیون های غیر قطبی اسپین ها در مناطق مختلف است که از طریق تبادل مستقیم مغناطیسی شدن صورت می گیرد. با استفاده از توالی پالس CP با افزایش پالس قفل اسپین بعد از پالس رخ می دهد. از با استفاده از توالی پالس ریکاوری معکوس رخ می دهد.

چانگ و همکاران، قابلیت مخلوط شدن پلی وینیل فنول را با پلی متیل متاکریلات گزارش کردند.

هیبریدهای اتم کربن PMMA و پیوند کوالانسی تشکیل ترکیبات آلی بر پایه پیوندهای کوالانسی (Covalent Bonding) است. مدل اوربیتال های هیبریدی، یک الگوی توصیفی از تشکیل پیوندهای کوالانسی بین اتم هاست. در این مدل اوربیتال های هر اتم (که دربرگیرنده الکترون های پیوندی است) با یکدیگر ترکیب شده و اوربیتال های هیبریدی را تولید می کند. اوربیتال های هیبریدی ایجاد شده، دارای ساختار پیوند PVPh-co-PMMA و انرژی مشابه بوده و در تشکیل پیوند با اتم های دیگر مشارکت می کنند. این پیوند با نام پیوند سیگما (σ) شناخته می شود. برای مثال در تشکیل مولکول NMR متان (CH4) سه اوربیتال p و یک اوربیتال s از اتم کربن PMMA وارد واکنش می شود. از آنجا که هر چهار پیوند کربن PMMA-هیدروژن در متان کمابیش مشابهند، می توان تصور کرد که ترکیب (هیبرید) این چهار اوربیتال در ساخت مولکول NMR به کار گرفته شده است. به عبارت دیگر به جای سه اوربیتال p و یک s (جمعا چهار اوربیتال)، چهار اوربیتال مشابه sp3 در واکنش شرکت نموده اند. در ترکیبات آلکان (Alkane) پیوندهای یگانه دارای هیبرید sp3، پیوندهای دوگانه در ترکیبات آلکن (Alkene) دارای هیبرید sp2، و پیوندهای سه گانه در ترکیبات آلکین (Alkyne) هیبرید sp را دارا می باشد. اوربیتال هایی از کربن PMMA که در پیوند شرکت نمی کنند به صورت غیر هیبریدی (عمود بر صفحه پیوند) باقی می مانند. شکل 1 ساختار پیوند PVPh-co-PMMA هیبریدی متفاوت اتم های کربن PMMA را نشان می دهد. در ساختار پیوند PVPh-co-PMMA sp2 ، سه اوربیتال های هیبریدی با زاویه ̊120 در یک صفحه قرار می گیرند که از ترکیب یک اوربیتال اتمی s کربن PMMA با دو اوربیتال p آن بدست آمده اند. اوربیتال p هیبرید نشده به صورت عمود بر صفحه سه اوربیتال هیبریدی قرار می گیرد. در ساختار پیوند PVPh-co-PMMA sp، اوربیتال های اتمی s و p از کربن PMMA با یکدیگر ترکیب شده و دو اوربیتال هیبریدی sp می سازند که با زاویه ̊180 نسبت به یکدیگر قرار می گیرند. دو اوربیتال p غیر هیبریدی در صفحاتی عمود بر اوربیتال های هیبریدی واقع می شوند. دو اوربیتال sp هیبریدی در تشکیل پیوند اصلی (سیگما σ) و دو اوربیتال p عمود برهم در تشکیل پیوند های π دخالت می کنند.

در اصل این هیبرید اتم کربن PMMA است که تفاوت های ساختار پیوند PVPh-co-PMMAی و خصوصیات ترکیبات PEO مختلف را باعث می شود. الماس یک ساختار پیوند PVPh-co-PMMA بلوری PEO با هیبرید sp3 می باشد. در مورد گرافن (صفحات گرافیتی) هیبرید کربن PMMA، sp2 می باشد. اوربیتال p باقی مانده (که در هیبرید sp2 شرکت نمی کند) عمود بر صفحه گرافیتی باقی می ماند و پیوند های π را بین صفحات تشکیل می دهد (شکل 2). استحکام پیوند میان اتم های کربن PMMA (پیوندهای سیگما σ) در صفحه گرافیتی در مقایسه با پیوندهای ضعیفتر π در میان صفحات، باعث خصوصیت ورقه ای بودن گرافیت می شود.