МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Динамические методы реологических испытаний

Дальнейшие возможности определения вязкостных и эласти­ческих свойств открывает новое поколение вулкаметров, позволяю­щих определять по сдвигу фаз при синусоидальных колебаниях вели­чину фактора потерь, которая является мерой эластического поведе­ния. При испытаниях вязкоупругий материал подвергается знакопе­ременным (циклическим) сдвиговым деформациям при сравнительно малых амплитудах в широком диапазоне изменения частот колебаний.

В отличие от испытаний при стационарном режиме цикличе­ское деформирование обычно не приводит к разрушению вторичных (надмолекулярных) структур материала, поэтому особенно удобно применять этот вид испытаний для оценки реологических свойств по­лимеров в неустановившемся или нестационарном режиме, а также для наблюдения за структурными изменениями в полимере. К пре­имуществам динамических испытаний относится и большая информа­тивность: в процессе одного опыта можно наряду с показателями уп - руговязких свойств смесей определять их вулканизационные характе­ристики.

Разработанный в нашей стране прибор "Вискоэл " предназна­чен [35] для одновременного и раздельного экспресс-контроля в ди­намическом режиме вязких и упругих характеристик полимерных материалов в диапазоне от 1Q2 до 106 Па. Прибор состоит из двух блоков - измерительного и вибродатчика, представляющего собой двойную электродинамическую систему. Подвижные катушки систем соединены жестким штоком, к которому крепится зонд, вводимый в полимерный материал. Катушки, шток и зонд совершают синхронные движения в осевом направлении под действием синусоидального электрического напряжения, подводимого к силовой катушке. Так как в процессе измерений амплитуда колебаний зонда поддерживается постоянной, то величина напряжения, подводимого к силовой катушке, пропорциональна вязкоупругости материала. Поскольку амплитуда колебаний зонда мала (25 мкм), в процессе измерения баний зонда мала (25 мкм), в процессе измерения отсутствует дест­рукция полимера.

Приборы для динамических испытаний отличаются по режиму деформирования (плоскопараллельный или крутильный знакопере­менный сдвиг), по геометрии рабочего узла, конструкции силоизме - рительного устройства, системам поддержания и контроля температу­ры. Они известны под названиями: вулкаметры, кюрометры, вибраци­онные пластометры или реометры, - и будут описаны в главе 18.

Среди других аналитических методов, характеризующих пе - рерабатываемость каучуков, в первую очередь следует назвать диф­ференциальную сканирующую калориметрию (ДСК), ядерный маг­нитный резонанс (ЯМР) и термогравиметрический анализ (ТГА). Их применение ограничено тем, что наблюдаемые различия в молекуляр­ной структуре каучуков не во всех случаях свидетельствуют о разли­чиях в технологических показателях. Это связано с различиями в чув­ствительности, с которой отдельные показатели реагируют на измене­ние свойств. Однако одновременное использование нескольких мето­дов представляется весьма плодотворным.

Например, одновременное измерение термических и реологи­ческих свойств пластмасс делает возможным точное предсказание их поведения при переработке. При таком эксперименте предлагается [36] в нижней плоскости реометров системы "конус-плоскость" или "плоскость-плоскость" расположить прибор для дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Одновременное измерение дина­мической и стационарной вязкости и теплостойкости дают взаимно дополняющую информацию.