Способ определения температуры механического стеклования полимеров

(я)5 6 01 К 25/О ОБРЕТЕНИЯ ПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ не Ядерныйх, М,:Хиомановск ва полим МПЕРАТУ- ЛОВАНИЯ Изсбретение относится к области контроля физических 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; бразца в ьный презмерений, мости коерь и опствующей ь, сВязан- и потеряГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Слоним И.Я., Любимов Амагнитный резонанс в полимемия, 1966, 339.Сажин Б,ИЛобанов А,У.,О.С. и др, Электрические свойсров, Л,: Химия, 1977, с. 376.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЫ МЕХАНИЧЕСКОГО СТЕПОЛИМЕРОВ(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 емкостной первичный измерител образователь, задания частоты и измерения температурной зависи эффициента диэлектрических пот ределения температуры, соответ максимумудиэлектрических потер ному с дипольно-сегментальным ми.Однако диэлектрический метод испыта- ,) ний применим, в основном, к полярным пол- (р имерам. В области температуры стеклования полимеров проявляются потери, обусловленные увеличением проводимости, что существенно осложняет анализ диэлектрометрической информации,выызЪЦелью 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, 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 принимают за температуру механического стеклования.На фиг.1 приведена темпеоатурная зависимость среднего квадрата 0 напряжегния 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 еи 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.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. 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 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Дополнительное усреднение выходного напряжения с блока 7 производится электронным самопишущим потенциометром 8 (КСП), 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; полистирол (ПС) ударопрочный марки УПП-З.; промышленное органическое стекло ТОСП СО. 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 С 0-120), Испытания заявляемым способом проведены на частоте 1,510 Гц и в полосе 10 Гц,зВ 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, 3 105 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 5 10 ключающийся в помещении исследуемого образца в емкостной первичный измерительный преобразователь и задании частоты измерений, и измерении электрического параметра образца, о т л и ч а ю щ и й с я 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 текущегосреднего значения напряжения, которую и принимают эа температуру механического стеклования.1742689 л-,25 30 35 45 50 Составитель В.ИвановскийТехред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова Редактор Л.Гратилло Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2279 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5