НАФИОН: ОСОБЕННОСТИ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕСЯ ПРИ НАБУХАНИИ В ВОДЕ С РАЗНЫМ ИЗОТОПНЫМ СОСТАВОМ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

НАФИОН: ОСОБЕННОСТИ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕСЯ ПРИ НАБУХАНИИ В ВОДЕ С РАЗНЫМ ИЗОТОПНЫМ

СОСТАВОМ

Козлов В.А.1, Бункин Н.Ф.1,2, Болоцкова П.Н.1

1 Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, ул. 2-я Бауманская, 5,

105005, Москва

2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, ул. Вавилова, 38, 119991, Москва [email protected]; [email protected]; к[email protected]

В работе приведены результаты динамики набухания полимерной протонообменной мембраны Нафион в воде с различным содержанием дейтерия, полученные в экспериментах по фотолюминесцентной и Фурье-ИК спектрометрии. Показано, что центрами фотолюминесценции являются сульфо-группы, локализованные на концах групп перфторвинилового эфира, образующих тефлоновый каркас Нафиона. Исследована зависимость коэффициента поглощения Нафиона от времени вымачивания его в деионизованной природной воде (содержание дейтерия 157 ppm) и в воде, обедненной по дейтерию (DDW, содержание дейтерия 3 ppm). При набухании полимера в деионизованной природной воде интегральный коэффициент поглощения уменьшается по мере вымачивания, в то время как при набухании в DDW интегральный коэффициент поглощения не меняется, и спектральная плотность остается постоянной. Изменение спектральной плотности коэффициента поглощения при набухании в природной воде может быть связан с разрывом химических связей в объеме полимерной матрицы по сравнению с сухим (безводным) Нафионом, тогда как при набухании в DDW химические связи сохраняются. Как было установлено в экспериментах по фотолюминесцентной спектроскопии, разрыв химических связей при набухании в природной воде приводит к разматыванию полимерных волокон в объем окружающей жидкости. Размотанные волокна не отрываются полностью от полимерной подложки, образуя структуру типа «щетки», перпендикулярную к поверхности мембраны. В экспериментах по фотолюминесцентной спектроскопии была изучена динамика набухания Нафиона в суспензиях аминокислот, приготовленных на основе природной воды и DDW, а также при облучении ультразвуковыми и низкочастотными электромагнитными волнами при набухании в природной воде и DDW. В экспериментах по Фурье ИК-спектроскопии было изучено взаимодействие исходно гидрофобных полимерных мембран с природной водой и DDW с учетом эффекта разматывания полимерных волокон.