Выполнен анализ взаимодействия сульфонатных групп катионообменной мембраны МК-40 с молекулами воды при гидратации методами ИК-спектроскопии в режиме МНВПО, термического анализа ТГ и ДСК. Полученные спектры показывают наличие двух форм сульфонатных групп – кислотную и солевую, симметрия которых практически не меняется в процессе набухания и катионообмена. Вода, окружающая сульфокислотные группы формирует двойной электрический слой (ДЭС), образуя три фазы: 1) связанная вода; 2) вода, локализуемая в межфазном пространстве между связанной и водой на границе нулевого потенциала (диффузный слой); 3) свободная вода между границами нулевого потенциала ДЭС. Второй тип воды – вода, водородные связи которой формируются электрическим полем катиона в анион-катионной паре. Увеличение водонасыщения приводит к ослаблению взаимодействия катиона Na на SO группу с возможным разрывом ионной пары и образованием симметричных мицелл с ядром катиона (Na), что существенно влияет на процесс катионообмена. Экспериментальные данные ТГ и ДСК показали, что механизм потери воды при термолизе образцов мембраны в интервале от 50°С до 450°С полностью совпадают с выводами, сделанными на основе данных ИК-спектроскопии.
Lazarev et al. (2025) studied this question.