Способ определения степени кристалличности полимера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХРЕСПУБЛИК 3984 А 1) (О 51)5 6 01 Й 21/ Ия е (е С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт физики им. Б. И. Степанова иМогилевское производственное объединение "Химволокно" им. В. И. Ленина(56) Бессонов М, И., Смирнова В. Е. О связимежду плотностями полимеров в аморфноми кристаллическом состояниях. - Высокомолекулярные соединения, 1971, т, 13, М 5, с.352 Т. СаО. Естест о сгчзта 111 п 1 ту оп т 1 вег 11 цогезсепсе о 1 ро 1 у 1 епетегер Ь с Ь о а се)11 а, - Ро уп 1 тупсабопз, 1988, ч. 29, РеЬгцагу, р. 4 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 удовСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЛИЧНОСТИ ПОЛИМЕРА ость изобретения заключается в для возбуждения люминесценции выбирают длину волны возбуждекоторой отношение интенсивно- характеристических полос, вующих аморфной и кристалличем, минимально. 2 ил,(54) СПОКРИСТАЛ(57) Сущтом, чтообразцания, пристейсоответсской фаз 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 кристалл ичности по отношению интенсивности полосы кристаллической фазы к интенсивности полосы5 10 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 дли- НЫ ВОЛН ВОЗбУжДЕНИЯ Л овозбПРИ КОТОРЫХ в спектре флуоресценции стандартного образца проявляются максимумы интенсивности свечения обеих фаз. Из ЗафИКСИРОВаННЫХ ЗНаЧЕНИй Лпвозб ВЫбИРаЮт Ловозб ДЛЯ КОтОРОй РаЗНОСтЬ МЕЖДУ величинами упомянутых максимумов минимальна, а определение степени кристалличности анализируемого полимера проводят при его облучении излучением с длиной волны Ловозб.Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что для определения степени кристалличности полимера оно предусматривает необходимость пред- ВаРИтЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Ловозб. ПРИ ИЗ- мерении 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 Ловозб., длЯ которой разность между величинами максимумов интенсивности свечения кристаллической 1 кп, и аморфной 1 ап фаз минимальна, в частности оп - 1 ап=О, или что то же самое, 1 кв/1 ав =1, Затем для набора эталонных образцов с известной кристаллич- НОСтЬЮ, ВОЗбУжДаЕМЫХ На Ловозб., НаХОДЯт отношение интенсивностей спектров флуо 20 25 30 35 40 45 50 55 ресценции 1(Л 1,)/(1 ЛРа), регистрируемых на длинах волн Ук и ЛРа, выбираемых в пределах полос флуоресценции кристаллической и аморфной фаз полимера, Лрк и ЛРа могут соответствовать максимУмам полос (Л 1 оп, Лав) или, что предпочтительнее, внешним по отношению один к другому склонам спектра, где взаимное влияние полос меньше. По полученным данным строят калибровочный график, Для каждого вида технологических образцов, отличающихся химическим составом, количеством и качеством добавок, а также геометрической формой, опре- делЯетсЯ Ловозб. и стРоитсЯ калибРовочный график. Измерение 1 и 1 а технологических образцов производится при тех же значени- яХ Ловозб Л к И Лра, ЧтО И ПрИ ПОСтрОЕНИИ калибровочного графика,П р и м е р. В качестве стандартных образцов использовали пять образцов гранул полиэтилентерефталата (ПЭТФ), содержащих добавки сотых долей процента Т 102 (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 Ловозб, 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 Ловозб, ИЗ ОбЛаСтИ СПЕКтРа ВОЗбУждЕНИя (фИГ. 1, КрИВая 7), ЗНаЧЕНИя Лпвозб. 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 Лпвозб. равных 370, 373 и 375 нм (1 гп/за=1,10, 1,00, 0,92, кривые 3 - 5), В качестве оптимального значения выбрано Ловозбг 373 нм, посколькУ в слУчае такого возбуждения 1 оп - 1 ав=О, или 1 и/ап="., Далее, проводя возбуждение излучением на ДЛИНЕ ВОЛНЫ Ловозб., ИЗМЕРЯЛИ ИНТЕНСИВНО- сти полос кристаллической 1(ЛР) и аморфной 1(ЛРа) фаз всех пяти образцов, где ЛР=398 нмЛ оп=400 нм, а У=450 нмЛз=420 нм. Строили калибровочный график зависимости 1(Л к)/1 Л а) от У и Ри Ловозб,=373 нм (фиг, 2, кривая 5), Для любого образца со степенью кристалличности у 41,6 - 54,2%, измерив отношение (1 з 98/14 б 0) у, по калибровочному графику находят у (фиг. 2, кривая 5). Для определения ув интервале от 0 до 100% требуется лишь дополнить данную группу образцов необходимым количеством стандартных образцов.1733984 0.5 Калибровочные графики, полученные по спектрам флуоресценции при отличающихся от Ловозб. Значениях Лд 03 бг 320, 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 з 9 в/45 о и совмещением в точке, принадлежащей кривой 4, с координатами у =41,6%, з 98/450=1,72. Из фиг, 2 следует, что наибольшая чувствитель ность способа, характеризуемая крутизной Я=тц а, достигается при возбуждении на дл и н е вол н ы возб.=373 нм, Значение Яи=0,0332(ф 6) . Это означает, что при из.мерении отношения З 98/45 о с погрешно стью + 3% возможно определение у с погрешностью + 0,90%(1 х 3/3,32%),При возбуждении образцов на длине волны максимума полосы возбуждения 20 (Л п 1=365 нм) (фиг, 1, кривая 7), т. е. следуя прототипу, чувствительность снижается примерно в 3 раза по сравнению с максимальной фгп/Я = 3,3) (фиг. 2, кривые 5 и 3). 25Формула изобретенияСпособ 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 ющ и й с я 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 Ляо 36. выбираютЛояо 3 б для которой разность между величинами упомянутых максимумов минимальна, а определение степени кристалличности анализируемого полимера проводят при его облучении излучением с длиной Волны Ловозб.1733984 оставитель П.Першукевиехред М.Моргентал дактор М.Кобылянска орректор Н.Ревск каз 1665 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,