Способ определения степени кристалличности полимера

 

Сущность изобретения заключается в том, что для возбуждения люминесценции образца выбирают длину волны возбуждения , при которой отношение интенсивностей характеристических полос, соответствующих аморфной и кристаллической фазам, минимально. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! t) (51)5 G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730555/25 (22) 14.08.89 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Институт физики им. Б. И. Степанова и

Могилевское производственное объединение "Химволокно" им. В. И. Ленина (72) П. П. Першукевич, Н. Г, Галакова, В, А.

Левданский и Л. Г. Пикулик (53) 543.42(088.8) (56) Бессонов М. И., Смирнова В. Е. О связи между плотностями полимеров в аморфном и кристаллическом состояниях. — Высокомолекулярные соединения, 1971, т, 13, ¹ 5, с.

352.

Т. СаО. Effect of crvstallinity on the

excimer fluorescence of poly (ethyl en etc rep h t h o l à t e)f i i m, — Polymer

Commynications, 1988, ч. 29, February, р. 43—

44.

Изобретение относится к люминесцентному анализу и может быть использовано в химической промышленности при производстве полимеров, в частности для массового технологического контроля их качества и свойств.

Известны способы определения степени кристалличности полимера, включающие измерение плотности в образцах полимера при условии того, что известны плотности аморфной и кристаллической фаз полимера, либо при условии известности плотности только аморфной фазы полимера. Известен также способ определения степени кристалличности полимера, включающий использование для этих целей рентгеновского излучения.

Однако известные способы измерения степени кристалличности полимера не удов(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

КРИСТАЛЛИЧНОСТИ ПОЛИМЕРА (57) Сущность изобретения заключается в том, что для возбуждения люминесценции образца выбирают длину волны возбуждения, при которой отношение интенсивностей характеристических полос, соответствующих аморфной и кристаллической фазам, минимально. 2 ил. летворя ют одновременно совокупности требований, соблюдение которых необходимо для массового контроля в условиях производства. К числу таких требований относится обеспечение высокой чувствительности, доступности, экспрессности, безвредности для здоровья обслуживающего персонала, простоты автоматизации.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ определения степени кристалличности полимера по спектрам флуоресценции, включающий облучение образца возбуждающим оптическим излучением из области спектра возбуждения полимера, регистрацию его спектра флуоресценции и определение степени кристалличности по отношению интенсивности полосы кристаллической фазы к интенсивности полосы

1733984

15 аморфной фазы. Известный способ обеспечивает необходимую точность измерений при исследовании тонких пленок полимера, Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает достаточную степень точности измерений при исследовании более сложных, нежели тонкие пленки, технологических образцов — толстых пленок, гранул, нитей, пластин без добавок и с добавками, Цель изобретения — расширение круга анализируемых объектов за счет обеспечения возможности анализа пластин и гранул с одновременным повышением чувствительности, Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения степени кристалличности полимера, включающем облучение образца возбуждающим оптическим излучением из области спектра возбуждения полимера, регистрацию его спектра флуоресценции и определение степени кристалличности по отношению интенсивности полосы кристаллической фазы к интенсивности полосы аморфной фазы, для стандартно.о образца со степенью кристалличности 41,6 — 54,2 регистрируют зависимость спектра флуоресценции от длины волны возбуждения, фиксируют длины волн возбуждения 1psp3$ при которых в спектре флуоресценции стандартного образца проявляются максимумы интенсивности свечения обеих фаз. Из зафиксированных значений Qsp36. выбирают 4sp36, для которой разность между величинами упомянутых максимумов минимальна, а определение степени кристалличности анализируемого полимера проводят при его облучении излучением с длиной волны овозб.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что для определения степени кристалличности полимера оно предусматривает необходимость предВаРИтЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Яовозб.. ПРИ ИЗмерении сложных технологических обьектов (гранул, пластин и т. и,) осуществляют запись спектров флуоресценции эталонного образца со степенью кристалличности.у в диапазоне 41,6 — 54,2 и выбирают длину волны 4sp3$. для которой разность между величинами максимумов интенсивности свечения кРисталлической Ikm и амоРфной 1am фаз миНИМаЛЬНа, В ЧаСтНОСтИ lkm — 1в П=О, ИЛИ Чта тО же самое, lkm/1am=1. Затем для набора эталонных образцов с известной кристалличНОСтЬЮ, ВОЗбУжДаЕМЫХ Íà Яовозб., НаХОДЯт отношение интенсивностей спектров флуо20

55 ресценции l(g )/(1 Лрa), регистрируемых на длинах волн лк и iPa, выбираемых в пределах полос флуоресценции кристаллической

И аМОРфНОй фаэ ПОЛИМЕРа,iPk И Рв МОГУТ соответствовать максимумам полос (4

По полученным данным строят калибровочный график. Для каждого вида технологических образцов, отличающихся химическим составом, количеством и качеством добавок, а также геометрической формой, определЯетсЯ Яовозб. и стРоитсЯ калибРовочный график. Измерение 1к и Ia технологических образцов производится при тех же значенияХ Ловозб Л к И iFa, ЧтО И ПрИ ПОСтрОЕНИИ калибровочного графика, Пример. В качестве стандартных образцов использовали пять образцов гранул полиэтилентерефталата (ПЭТФ), содержащих добавки сотых долей процента TIOz (микроматированные, гранулы). Значения укаждого из стандартных образцов определяли рентгенографическим способом (наиболее точным из известных), Они составляли величину 41,6, 43,3, 51,7, 53,4 и

54,2/. Выбор Яовозб, производился по образцу, у которого у=54,2 /. Для этого регистрировали спектры флуоресценции образца с у=54,2% (фиг. 1, кривые 1 — 6), полученные при различных длинах волн возбУжДЕНИЯ Яовозб. ИЗ ОбЛаСтИ СПЕКтРа ВОЗбУждЕНИя (фИГ. 1, КрИВая 7), ЗНаЧЕНИя Япвозб. равнялись соответственно 320, 360, 370, 373, 375 и 380 нм (кривые 1 — 6). Максимумы интенсивности обеих фаз наиболее отчетливо заметны и близки по величине при

Ловозб. равных 370, 373 и 375 нм (1 п/1в в=1,10, 1,00, 0,92, кривые 3 — 5), В качестве оптимального значения выбрано

Яовозб.=373 нм, посколькУ в слУчае такого возбУждениЯ Ikm — 1am=0 или lkm/1am= Далее, проводя возбуждение излучением на длине волны i4spa5,, измеряли интенсивности полос кристаллической 1(Ук) и аморфной

1Ярв) фаз всех пяти образцов, где як=398 нм < Л в=400 нм, а iFa=450 нм > +m=420 нм.

Строили калибровочный график зависимоСти 1(Л k)/1 Л a) От У и Ри Яовозб.=373 нм (фиг.

2, кривая 5), Для любого образца со степенью кристалличности у» 41,6 — 54,2%, измерив отношение (1зяв/14бо) у», по калибровочному графику находят у» (фиг. 2, кривая 5). Для определения у„в интервале от 0 до 100% требуется лишь дополнить данную группу образцов необходимым количеством стандартных образцов.

1733984

0.5.4È 3ни

350

+00

Калибровочные графики, полученные по спектрам флуоресценции при отличающихся от Яоso s. значениях ilnso sг320, 360, 365, 370 и 380 нм, сопоставлены на фиг. 2 (кривые 1 — 4 и 6). Для наглядности кривые 5

1 — 3, 5 и 6 получены параллельным смещением вдоль оси !з9в/145о и совмещением в точке, принадлежащей кривой 4, с координатами у =41,6%, 1393/145о=1,72. Из фиг, 2 следует, что наибольшая чувствитель- 10 ность способа, характеризуемая крутизной

S=tg а, достигается при возбуждении на длине волны QQ3$ ° =373 нм. Значение

S и=0,0332(,>,) . Это означает, что при из.мерении отношения !398/1450 с погp8lllHQ 15 стью + 3% возможно определение у с погрешностью + 0,90%(1 х 3/3,32%).

При возбуждении образцов на длине волны максимума полосы возбуждения 20 (il п1=365 нм) (фиг, 1, кривая 7), т. е. следуя прототипу, чувствительность снижается примерно в 3 раза по сравнению с максимальной (S п1/S = 3,3) (фиг. 2, кривые

5 и 3). 25

Формула изобретения

Способ определения степени кристалличности полимера, включающий облучение образца возбуждающим оптическим излучением из области спектра возбуждения полимера, регистрацию его спектра флуоресценции и определение степени кристалличности по отношению интенсивности полосы кристаллической фазы к интенсивности полосы аморфной фазы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения. круга анализируемых объектов за счет обеспечения возможности анализа пластин и гранул с одновременным повышением чувствительности, для стандартного образца со степенью кристалличности 41,6-54,2% регистрируют зависимость спектра флуоресценции от длины волны возбуждения, фиксируют длины волн возбуждения завозе., при которых в спектре флуоресценции стандартного образца проявляются максимумы интенсивности свечения обеих фаз, из зафиксированных значений i4QQ3Q. выбираются,3б,, для которой разность между величинами упомянутых максимумов минимальна, а определение степени кристалличности анализируемого полимера проводят при его облучении излучением с длиной Волны овозб.

1733984

2.00

Составитель П.Першукевич

Редактор М.Кобылянская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 1665 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101