Способ определения температуры механического стеклования полимеров

 

Использование: при производстве и прогнозировании свойств полимеров Сущность изобретения: исследуемый образец помещают в емкостный первичный измерительный преобразователь, задают частоту измерений, производят нагрев образца с постоянной скоростью, измеряют средний квадрат напряжения тепловых электрических флуктуации на зажимах преобразователя и фиксируют температуру, соответствующую максимуму текущего среднего значения напряжения, которую и принимают за температуру стеклования 2 ил , 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/02

ГОСУ4АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

,), (ь

i(Q

О

> (21) 4801522/25 (22) 05.01.90 (46) 23.06.92. Бюл. N. 23 (72) В,А.Ивановский и Ю,B.Çåëåíåâ (53) 543.226(088.8) (56) Слоним И.Я., Любимов А,Н. Ядерный магнитный резонанс в полимерах. М,: Химия, 1966, 339.

Сажин Б,И„Лобанов А,М., Романовская

О.С. и др. Электрические свойства полимеров, Л.: Химия, 1977, с. 376. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕХАНИЧЕСКОГО СТЕКЛОВАНИЯ

ПОЛИМЕРОВ

Изсбретение относится к области контроля физиче-..ких свойств полимеров и может быть использовано при производстве высокомолекулярных соединений, а также при прогнозировании их физических сВойстВ, Известен способ определения температуры механического стеклования полимеров с применением метода, основанного на явлении ядерного магнитного резонанса и эффективно используемого лишь для тех полимеров, которые содержат метильные груп и ы С Н, .

Поскольку подвижность сегментов полимера, обусловливающая процессы стеклования, во многом обусловлена природой физического воздействия (механического, магнитного, акустического), то оценка температуры механического стеклования полимеров, проведенная разными методами, приводит к неоднозначным выводам, Известен также способ определения температуры механического стеклования, основанный на диэлектрическом методе;

„„5U „„1 742689 А1 (57) Использование; при производстве и прогнозировании свойств полимеров. Сущность изобретения: исследуемый образец помещают в емкостный первичный измерительный преобразователь, задают частоту измерений, производят нагрев образца с постоянной скоростью, измеряют средний квадрат напряжения тепловых электрических флуктуаций на зажимах преобразователя и фиксируют температуру, соответствующую максимуму текущего среднего значения напряжения, которую и принимаюг за температуру стеклования. 2 ил., 1 табл. путем помещения испытуемого образца в емкостной первичный измерительный преобразователь, задания частоты измерений, измерения температурной зависимости коэффициента диэлектрических потерь и определения температуры, соответствующей максимумудиэлектрических потерь, связанному с дипольно-сегментальными потерями.

Однако диэлектрический метод испытаний применим, в основном, к полярным полимерам. В области температуры стеклования полимеров проявляются потери, обусловленные увеличением проводимости, что существенно осложняет анализ диэлектрометрической информации.

Целью изобретения является повышение точности определения температуры механического стеклования полимеров и расширение класса исследуемых веществ.

Указанная цель достигается тем, что испытуемый полимер помещают в емкостной пеовичный измерительный преобразователь, задают частоту измерений, произво1742689 дят нагрев образца с постоянной скоростью, измеряют средний квадрат напряжения тепловых электрических флуктуаций на зажимах преобразователя и фиксируют температуру, соответствующую максимуму текущего среднего значения напряжения, которую и принимают за температуру механического стеклования.

На фиг.1 приведена темпеоатурная зависимость среднего квадрата U напряжег ния тепловых электрических флуктуаций полимера, помещенного в первичный измерительный преобразователь емкостного типа; на фиг.2 — блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения температуры механического стеклования полимеров.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец полимера помещается в первичный измерительный преобразователь (ПИП) 1, представляющий собой плоскопараллельный конденсатор. Величина его рабочей емкости подбирается исходя из соображений обеспечения достаточной чувствительности к изменению диэлектрической проницаемости E и коэффициента диэлектрических-потерь е и устанавливается в пределах (5-15) 10 Ф. Это достигается надлежащим выбором толщины образца полимера или площади пластин

ПИП.

Термокамера 2, в которую помещается

ПИП 1, является одновременно электромагнитным экраном. Тепловой режим в термокамере 2 задается с помощью блока 3. включающего задатчик температуры и нагреватели. Последние помещаются также в экран и располагаются таким образом,.чтобы испытуемый образец полимера прогревался по закону, близкому к линейному.

Температура ПИП, а соответственно и образца, измеряется блоком 4, включающим термопару ХК (хромель-копель) и автоматический потенциометр КСП-4.

Входной сигнал — напряжение электрических флуктуаций, существующих на зажимах ПИП, поступает на широкополосный усилитель 5, в качестве которого используется резистивный усилитель с высоким входным сопротивлением (20 МОм).

С выхода 5 сигнал поступает на селективный усилитель 6, в качестве которого использован селективный микровольтметр

Вб-1. Измерительная информация заключена в амплитуде сигнала на частоте измерения. С выхода 6 сигнал поступает на блок 7, который выполняет функцию возведения в квадрат и интегрирования с постоянной г, 5

Дополнительное усреднение выходного напряжения с блока 7 производится электронным самопишущим потенциометром 8 (КСП-4). Таким образом, самопишущий потенциометр 8 записывает напряжение, пропорциональное среднему квадрату напряжения электрических флуктуаций, существующему на зажимах ПИП с анализируемым полимером.

При нагревании образца полимера со скоростью 1 К/мин самописцем 8 регистрируется изменение среднего квадрата напряжения электрических флуктуаций на зажимах ПИП 1.

Проводилась экспериментальная проверка заявляемого способа определения температуры механического стеклования полимеров. Исследовались следующие широко распространенные полимеры: поливинилхлорид (ПВХ) марки С-70; полистирол (ПС) ударопрочный марки УПП-3.; промышленное органическое стекло ТОСП СО-120.

Эти полимеры имеют различные по виду и размерам боковые группы, Существенно отличаясь и по полярности, они определяют разную структурную упорядоченность и интервалы проявления сегментальных процессов релаксации.

В таблицу сведены результаты измерения температуры механического стеклования ПВХ, ПС и ПММА (ТОСП С0-120), Испытания заявляемым способом проведены на частоте 1,510 Гц и в полосе 10 Гц, з

В таблице представлены данные по оценке температуры механического стеклования и другими методами релаксационной спектрометрии, включая прототип.

Анализ ПВХ заявляемым способом позволил определить на частотах 1,5 10, 3 10

5 и 5 10 .Гц и в полосе 10 Гц температуры, соответствующие максимумам величины среднего квадрата напряжения электрических флуктуаций. 358, 360 и 364 К. Смещение максимума сигнала измерительной информации при увеличении частоты измерения в сторону более высоких температур является характерным для процессов размораживания сегментальной подвижности звеньев полимера.

Использование предлагаемого способа определения температуры механического стеклования в полимерах позволит повысить достоверность анализа и его информативность, а также проводить определение этого параметра для материалов разной полярности и химического состава.

Формула изобретения

Способ определения температуры механического стеклования полимеров, за1742689

10

Qk(40

45 ключающийся в помещении исследуемого образца в емкостной первичный измерительный преобразователь и задании частоты измерений, и измерении электрического параметра образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения и расширения класса исследуемых веществ, производят нагрев образца с постоянной скоростью, измеряют средний квадрат напряжения тепловых электрических флуктуаций на зажимах преобразователя и фиксируют температуру, 5 соответствующую максимуму текущего среднего значения напряжения, которую и принимают эа температуру механического стеклования.

1742689 л-..

30

45

Составитель B.Èâàíoâñêèé

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Л.Гратилло

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

Заказ 2279 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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