МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Электрические методы

Наряду с традиционными физико-механическими методами в последнее время все большее значение приобретают электрические методы исследования температурных переходов в эластомерах, осо­бенностей их молекулярной подвижности, а также совместимости и межфазного расслоения в блок-сополимерах в зависимости от приро­ды блоков и соотношения их молекулярных масс [16, 17, 18].

Динамический диэлектрический метод заключается в опреде­лении при изменении температуры перегиба на кривой диэлектриче­ской проницаемости полимера е и максимума на кривой диэлектриче­ских потерь е". Исследования проводят при температурах от -269 до +200 °С и частоте от 50 до 107 Гц. Образцы для исследований могут быть в любом состоянии - жидком или твердом. В диэлектрическом методе переход, обусловленный движением сегментов, называют ди - польно-сегментальным процессом, а переходы, связанные с движени­
ем участков основной цепи размерами меньше сегментов или с дви­жением боковых групп, - дипольно-групповыми процессами.

На температурных зависимостях тангенса угла диэлектриче­ских потерь (Tg S) наблюдаются [19] максимумы, обусловленные ди - польной ориентационной поляризацией (рис.14.3 а). При этом у поли­меров, содержащих в основной или боковой цепи полярные группы, обладающие различной подвижностью, может наблюдаться несколько областей максимумов дипольно-групповых потерь (Д у и т. д.) в об­ласти температур ниже Тс. Кроме того, для кристаллизующихся полимеров на зависимостях Tg д от Т может наблюдаться максимум в области температуры плавления Тгш, обусловленный плавлением кри­сталлической фазы. Однако этот максимум не всегда можно выделить на фоне а-процесса, особенно если интервал температур от Тс до Тщ, невелик, а значения Tg S определяются на сравнительно высоких час­тотах.

Поскольку диэлектрическая техника позволяет охватить ши­рокий диапазон частот, то обычно экспериментальные данные выра­жают в виде частотных спектров диэлектрических потерь при посто­янной температуре, а не температурных спектров [20].

Температурные зависимости времени диэлектрической релак­сации растворов полимеров могут использоваться [21] для исследова­ния структурных изменений в полимерах, например процессов ком - плексообразования. В этом случае наблюдаются две ярко выраженные области дисперсии: низкочастотная (Р-дис-персия) с временем релак­сации 10~8 с, обусловленная диэлектрической релаксацией растворен­ных макромолекул; и высокочастотная (у-дисперсия) с временем ре­лаксации Ю11 с, ответственная за релаксацию молекул растворителя. Низкочастотная дисперсия зависит от степени полимеризации или молекулярной массы полимера.

Электрические методы

Рис. 14.3. Темпе­ратурные зависи­мости для поляр­ных полимеров: а - тангенса угла диэлектрических потерь;

Б - тока ТСД; в - электропро­водности.

Наряду с диэлектрическим методом все большее значение приобретает Метод токов термостимулированной деполяризации (ТСД), обладающий более высокой чувствительностью и разрешаю­щей способностью. Метод заключается в измерении токов деполяри­зации, возникающих при нагревании полимера, предварительно элек­трически поляризованного при повышенных (выше Тпл и Тх.) темпера­турах. Постоянное напряжение от 1 до 27 кВ/см устанавливает в по­лимерах внутреннюю поляризацию электретного типа, которая фик­сируется охлаждением ниже Тс. В ходе нагревания и размораживания диполей возникают токи деполяризации, по максимуму которых оп­ределяют положение температурного перехода, и снижается степень поляризации, по спаду которой регистрируется переход. Описаны [22] теоретические основы электретно-термического анализа и методики расчета параметров релаксации зарядов. tg5

Электрические методы

Поскольку метод тока ТСД соответствует инфразвуковому частотному диапазону, то определение температур переходов в поли­мерах по положению максимума тока ТСД на температурной шкале (рис.14.3б) является более точным. Метод имеет высокую чувстви­тельность ко всем видам молекулярных движений и разрешающую способность, обеспечивает определение энергии активации процес­сов, но вследствие своей специфичности недостаточно эффективен при исследовании неполярных или слабополярных полимеров в рас­плавах, когда на диэлектрические потери накладываются потери из-за электропроводности. Поэтому, например, полиэтилен для исследова­ния диэлектрическим методом подвергают окислению.

Для правильной идентификации наблюдаемых максимумов на температурной зависимости тока ТСД необходимо проводить анализ одновременно двумя методами. Диэлектрический динамический ме­тод, дополняемый методом термодеполяризации в области низких частот, позволяет исследовать все виды переходов, кристаллизацион­ные процессы, действие сшивания, окисления, наполнения, пластифи­кации, ориентации, давления в полимерах и их смесях. Метод ТСД можно использовать также в качестве надежного метода контроля и исследования старения полимеров, сопровождающегося структуриро­ванием или образованием трехмерной пространственной сетки [23].

Еще более надежную интерпретацию максимумов тока ТСД и Tg Д можно дать, если проанализировать также температурные зави - симости Электропроводности OJ образцов. Как правило, зависимости Lg Yv от 1/Т в широком интервале температур представляют собой ло­маные линии (рис. 14.3 в), изломы на которых могут быть связаны с переходом полимера как из одного состояния в другое (например, из стеклообразного в высокоэластическое, из высокоэластического в вязкотекучее), так и из одного подсостояния в другое в стеклообраз­ном состоянии. Метод имеет низкую разрешающую способность, од­нако с его помощью обнаружен ряд переходов в наполненных техни­ческим углеродом эластомерах, которые не фиксируются другими ме­тодами. Получаемые этим методом величины Тс совпадают с данными дилатометрии.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Определение растворимости серы в эластомерах

Чаще всего пользуются оптическими или радиоизотопными методами. Оптические методы предполагают исследование тонких плёнок, приготовленных из композиции. В образцах, которые обяза­тельно должны быть прозрачными, оценивается число частиц серы, однако этот метод …

Безроторные реометры

В безроторных реометрах поведение резиновой смеси в про­цессе вулканизации оценивается в колеблющейся полуформе. Крутя­щий момент, передаваемый через образец, измеряют датчиками в дру­гой полуформе, а непосредственное использование нагретых полу­форм сокращает продолжительность …

Исследование вулканизатов

Деструктивные процессы в вулканизационных сетках, проте­кающие при термоокислительном воздействии в поле механических нагрузок, обусловливают необратимую статическую и динамическую ползучесть (крип). Для эластомерных систем предлагается [36] новый метод ТМА, основанный на …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.