Free Volume and Mesopores in Polymer Nanocomposites

Abstract: Popular Abstract in Swedish Den fria volymen i en polymer är kopplad till flera fundamentala fysikaliska egenskaper som till exempel densitet, viskositet och gas diffusivitet. De fysikaliska egenskaperna hos polymerer i närheten av, eller i kontakt med, en solid yta har visats vara väsentligt olika dess bulkegenskaper. De fysikaliska egenskaperna hos polymerer i närheten av, eller i kontakt med, ytor är därför en viktigt faktor då polymer blandas med fyllnadsmedel. Gränsskiktet mellan polymer och fyllnadsmedel kan ha betydande påverkan på det resulterande polymer kompositmaterialets slutgiltiga egenskaper. Denna avhandling ämnar att studera påverkan av ytor, i form av fyllnadsmedelspartiklar i nanometerstorlek, på den fria volymen och de fysikaliska egenskaperna hos polymerer. Positron annihilering livstids spektroskopi, som innefattar bestämning av ortho-positronium (o-Ps) livstid, användes för att mäta storleken på den fria volymen i polymerer. Kiseldioxid-partiklar och skikt av silikat, som båda är partiklar i nanometerstorlek, fanns ha relativt liten effekt på den fria volymen i Poly(dimetylsiloxane) och Poly(amid 6). Storleken på den fria volymen i dessa polymerer ökade med ökande koncentration av partiklar. Kiseldioxid-partiklar hade däremot en betydande effekt på storleken på den fria volymen i poly(1-trimetylsilyl-1-propyne) (PTMSP). Även för PTMSP ökade fri volym-storleken med ökande koncentration av partiklar. Dessutom observerades i PTMSP/kiseldioxid kompositer relativt stora mesoporer, som ej fanns i ren PTMSP. Dessa mesoporer fanns ha betydelse för gas permeabilitet och diffusivitet.