Структура и свойства пленок Ленгмюра – Блоджетт на основе смесей поли(9-винилкарбазола) и полиметилметакрилата
Просмотры: 1 / Загрузок PDF: 0
DOI:
https://doi.org/10.32523/3107-278X-2026-156-3-114-124Ключевые слова:
Метод Ленгмюра – Блоджетт, наноструктурированные пленки, смеси полимеров, поли(9-винилкарбазол), полиметилметакрилат, атомно силовая микроскопия, модуль упругости, смачиваемостьАннотация
Актуальность создания покрытий на основе смесей полимеров обусловлена задачами современного материаловедения, в число которых входит получение материалов с заданными эксплуатационными характеристиками за счет изменения состава химических систем и изучение их свойств. В данной работе представлены результаты исследования структурно-механических характеристик и смачиваемости поверхности наноструктурированных пленок на основе смесей поливинилкарбазола (ПВК) и полиметилметакрилата (ПММА). Пленки ПВК, ПММА и смесей ПВК-ПММА сформированы методом Ленгмюра – Блоджетт (ЛБ) с использованием горизонтального способа осаждения на поверхности гидрофилизированных кремниевых пластин. Установлена корреляция данных атомно-силовой микроскопии (АСМ) о структурно-механических свойствах и смачиваемости покрытий. Показано, что при массовом содержании ПВК до 45 процентов в растворе смеси полимеров для сформированных ЛБ-пленок характерно нарушение структурной целостности и формирование сферических и вытянутых конгломератов. Согласно данным статической силовой спектроскопии, локальные значения модуля упругости и силы адгезии ЛБ-пленок на основе смесей ПВК-ПММА не зависят от количественного соотношения компонентов. Значения краевого угла смачивания (КУС) для смесей полимеров составили от 74,31⁰ ± 1,21⁰ до 80,11⁰ ± 1,55⁰ и определяются свойствами компонента, массовое содержание которого преобладает. Формирование плотной ЛБ-пленки на основе смеси полимеров, значительно различающимися молекулярными массами, возможно при содержании низкомолекулярного компонента в смеси до 15 масс. %, что подтверждено АСМ-данными для образца ПВК-ПММА с массовым содержанием компонентов 87,1 % – 12,9 %. Смачиваемость данной пленки отличаются от образцов гомополимеров, что расширяет перспективы применения данных полимеров.
Скачивания
Библиографические ссылки
Agarwal, S., Lu, M., & Sarkar, J. (2023). Fabrication of micropatterned thin films through controlled phase separation of polystyrene/polydimethylsiloxane blends by spin coating. Frontiers in Soft Matter, 3, 1306346. https://doi.org/10.3389/frsfm.2023.1306346
Albarahmieh, E., Albarahmieh, M., & Alkhalidi, B. A. (2018). Fabrication of Hierarchical Polymeric Thin Films by Spin Coating Toward Production of Amorphous Solid Dispersion for Buccal Drug Delivery System: Preparation, Characterization, and In Vitro Release Investigations. Journal of Pharmaceutical Sciences, 107(12), 3112–3122. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2018.08.019
Arslanov V. V. (1994). Polymer monolayers and Langmuir-Blodgett films. The influence of the chemical structure of the polymer and of external conditions on the formation and properties of organised planar assemblies (Polimernye monosloi i plenki Lengmyura — Blodzhett. Vliyanie himicheskoj struktury polimera i vneshnih uslovij na formirovanie i svojstva organizovannyh planarnyh ansamblej in Russian). Russian Chemical Reviews, 63(1), 3–42. https://doi.org/10.1070/RC1994v063n01ABEH000069
Bilger, D., Park, K.-W., & Andrew, T. L. (2019). A vapor printed electron-accepting conjugated polymer for textile optoelectronics. Synthetic Metals, 250, 1–6. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2019.02.005
Brulé, B., & Flat, J. (2006). High Barrier Polyamide/Polyolefin/Organoclay Nanocomposites. Macromolecular Symposia, 233(1), 210–216. https://doi.org/10.1002/masy.200690020
Da Rocha Rodrigues, R., Da Silva, R. L. C. G., Caseli, L., & Péres, L. O. (2020). Conjugated polymers as Langmuir and Langmuir-Blodgett films: Challenges and applications in nanostructured devices. Advances in Colloid and Interface Science, 285, 102277. https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102277
Ding, S., Bao, Z., Wang, Y., Dai, Z., Jia, J., Shen, S., Yin, Y., & Li, X. (2023). Excellent high-temperature dielectric energy storage of flexible all-organic polyetherimide/poly(arylene ether urea) polymer blend films. Journal of Power Sources, 570, 233053. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233053
Goettler, L. A., & Scobbo, J. J. (2014). Applications of Polymer Blends. In L. A. Utracki & C. A. Wilkie (Eds), Polymer Blends Handbook (pp. 1433–1458). Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6064-6_17
Kaelble, D. H. (1970). Dispersion-Polar Surface Tension Properties of Organic Solids. The Journal of Adhesion, 2(2), 66–81. https://doi.org/10.1080/0021846708544582
Kamanyi, Jr., A. E., Ngwa, W., Luo, W., & Grill, W. (2008). Effects of solvent vapor pressure and spin-coating speed on morphology of thin polymer blend films (T. Kundu, Ed.; p. 69351X). https://doi.org/10.1117/12.776274
Kawaguchi, M. (2017). Interfacial characteristics of binary polymer blend films spread at the air-water interface. Advances in Colloid and Interface Science, 247, 163–171. https://doi.org/10.1016/j.cis.2017.05.004
Li, M., Jiang, R., Sun, Y., & Song, Y. (2024). An Ultrasensitive Electrochemical Sensor Based on Nanoporous Molecularly Imprinted Polymer Film for Triphenyl Phosphate Detection. SSRN. https://doi.org/10.2139/ssrn.5038622
Li, Z., Zhou, J., Xu, Y., Chen, C., Ran, T., & Wang, S. (2024). Preparation of PVDF/PVP blend polymer nanofiber films and application on screen-printed flexible electrodes. European Polymer Journal, 206, 112740. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2024.112740
Mel'nikova, G. B., Mahanyok, A. A., & CHizhik, S. A. (2025). Non-destructive testing of mechanical properties and thickness of Langmuir–Blodgett films by static force spectroscopy (Nerazrushayushchij kontrol' mekhanicheskih svojstv i tolshchiny plenok Lengmyura – Blodzhett metodom staticheskoj atomno-silovoj spektroskopii in Russian). Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 70(3), 252–263. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2025-70-3-252-263
Mitsui, N., Morioka, T., & Kawaguchi, M. (2012). Surface dilational moduli of poly(vinyl acetate), poly(methyl methacrylate), and their blend films spread at the air–water interface. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 395, 248–254. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.12.042
Mo, J.-H., Kim, K. C., & Jang, K.-S. (2019). Well-dispersed carbon nanotube/polymer composite films and application to electromagnetic interference shielding. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 80, 190–196. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2019.07.048
Oh, N. Y., Kim, J. H., Kwak, H., Min, B., & Kim, J. H. (2026). Polymer-blend thin-film composite membranes with semi-IPN architecture for enhanced CO2 separation and mechanical robustness. Journal of Membrane Science, 738, 124752. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124752
Patil, S., Bharimalla, A. K., Mahapatra, A., Dhakane-Lad, J., Arputharaj, A., Kumar, M., Raja, A. S. M., & Kambli, N. (2021). Effect of polymer blending on mechanical and barrier properties of starch-polyvinyl alcohol based biodegradable composite films. Food Bioscience, 44, 101352. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2021.101352
Prakash, S., Chakrabarty, T., Singh, A. K., & Shahi, V. K. (2013). Polymer thin films embedded with metal nanoparticles for electrochemical biosensors applications. Biosensors and Bioelectronics, 41, 43–53. https://doi.org/10.1016/j.bios.2012.09.031
Qin, X., Zhang, T., Yan, F., Chen, J., Dai, H., Yang, Y., Song, G., Xue, R., & Li, T. (2026). Optimizing and characterizing the dielectric and energy storage performance of PVDF/PMMA blend films via free volume regulation. Materials Science and Engineering: B, 330, 119516. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2026.119516
Rodríguez-Hernández, J. (2016). Phase Structures in Thin Films of Nanostructured Polymer Blends. In Design and Applications of Nanostructured Polymer Blends and Nanocomposite Systems (pp. 313–364). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-39408-6.00014-5
Sapsalyov, D. V., Mel'nikova, G. B., Lapickaya, V. A., Tolstaya, T. N., Kuznecova, T. A., Kotov, D. A., CHizhik, S. A. (2021) Thin composite polymethyl methacrylate films with silicon dioxide nanoparticles (Tonkie kompozicionnye plenki polimetilmetakrilata s nanochasticami dioksida kremniya in Russian). Journal of the Belarusian State University. Chemistry, (2), 36–49. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2021-2-36-49
Sapsalyov, D. V., Mel'nikova, G. B., Tolstaya, T. N., CHizhik, S. A. (2025). Features of formation, structure and properties of Langmuir–Blodgett films of polyvinylcarbаzole with inorganic nanoparticles (Osobennosti formirovaniya, struktura i svojstva Lengmyura – Blodzhett plenok polivinilkarbazola s neorganicheskimi nanochasticami in Russian). Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 69(2), 150–158. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2025-69-2-150-158
Shahbazi, M., Rajabzadeh, G., Rafe, A., Ettelaie, R., & Ahmadi, S. J. (2016). The physico-mechanical and structural characteristics of blend film of poly (vinyl alcohol) with biodegradable polymers as affected by disorder-to-order conformational transition. Food Hydrocolloids, 60, 393–404. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.03.038
Torrisi, V., Licciardello, A., & Marletta, G. (2010). Chemical imaging of self-assembling structures in Langmuir–Blodgett films of polymer blends. Materials Science and Engineering: B, 169(1–3), 49–54. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2009.12.004
Xue, L., Zhang, J., & Han, Y. (2012). Phase separation induced ordered patterns in thin polymer blend films. Progress in Polymer Science, 37(4), 564–594. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.09.001
Youssef, I. B., Sarry, F., Nysten, B., Alexieva, G., Strashilov, V., Kolev, I., & Alem, H. (2016). Growth and toxic gas sensing properties of poly(urethaneimide) thin films. Talanta, 153, 145–151. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.03.021
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Михаил Шрубок, Галина Мельникова , Дмитрий Сапсалёв, Татьяна Толстая, Сергей Чижик (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
