Metode de identificare a polimerilor. Metode de studiere a structurii metodelor de studiu de polimeri polimeri
Ministerul Educației și Științei
FEDERAȚIA RUSĂ
Gou vpo "Universitatea de Stat din Saratov
nume "
Institutul de Chimie
Am argumentat:
vice-rector pentru munca educațională și metodică
d. Philol. n., profesor
"__" __________________20__
Disciplina programului de lucru
Metode moderne de cercetare a polimerilor
Direcție direcțională
020100 - Chimie
Profilul de pregătire
Compuși moleculari mari
Calificare (grad de absolvent)
Burlac
Formă de studiu
Elev
Saratov,
2011.
1. Obiectivele dezvoltării disciplinei
Obiectivele disciplinei disciplinei, metodele moderne de cercetare polimerică "sunt:
- formarea competențelor studenților legate de înțelegerea fundamentelor teoretice ale principalelor metode de studiu a polimerilor utilizați în practica internă și străină,
- formarea de competențe individuale de muncă atunci când efectuați un experiment chimic;
- Formarea de abilități de lucrupe echipamente seriale utilizate în studiile analitice și fizico-chimice;
- achiziționarea de competențe și abilități în procesul de stăpânire a metodelor speciale de înregistrare și prelucrare a rezultatelor experimentelor chimice;
- dezvoltarea echipamentelor informatice pentru a-și folosi capacitățile de înregistrare a lucrărilor de laborator;
- Achiziționarea de competențeindependent Lucrați cu literatură chimică periodică.
2. Localizarea disciplinei în structura universului UPO
Disciplina "Metode moderne de cercetare polimerică" (B3.dv2) este o disciplină variabilă a profilului unui ciclu profesional (special) B.3 din prepararea burlacilor în direcție020100 "Chimie", profilul instruirii "compuși moleculari bogați" și este predat în semestrul al 8-lea.
Materialul disciplină se bazează pe cunoștințe, abilități și abilități dobândite la mastering disciplinele de bază "nchimie eorganică, "chimie analitică", "chimie organică", "chimie fizică", "compuși moleculari cu înaltă", "Colloid Chimie", "xtehnologia imic» ciclul profesional (special) GEF VPO în direcția de antrenament020100 "Chimie", variabilădiscipline "Metode numerice și programare în polimerii fizico-chimici" Ciclul științific matematic și natural șidiscipline de profil variabile "Abordări moderne ale sintezei polimerilor», « Polimerii medico-biologici», « Sinteza și proprietățile polimerilor solubili în apă», « Știința materialelor polimerice»OOP VPO în direcția de antrenament020100 "Chimie", profilul "compuși moleculari mari".
Pentru dezvoltarea cu succes a disciplinei, elevul trebuie să dețină cunoștințe desprestructura, proprietățile și clasificarea greutății moleculare ridicatecompuși, proprietăți chimice și transformări ale macromoleculelor, comportamentul lor în soluții,au o idee despre structura și proprietățile fizice de bază ale corpurilor polimerice, de a deține abilitățile de pregătire a soluțiilor de polimeri, efectuarea reacțiilor de transformări polimerogice,pentru a putea efectua analize de titaletrie, potențiometrice, gravimetrice etc., prelucrarea metrologică a rezultatelor experimentale, să poată lucra pe un computer, știustandarde și tehnici de proiectare a textelor educaționale și științifice, pot efectua calcule matematice în rezolvarea problemelor polimerice-chimice.
Dobândită în cadrul disciplinei "Metodele moderne de cercetare a polimerilor" Cunoașterea, abilitățile și abilitățile sunt necesare pentru execuție, proiectare și protecție de succeslucrări de calificare de absolvire (Bachelor).
3. Competența studenților, formată ca urmare a dezvoltării disciplinei "Metode moderne de cercetare a polimerilor"
Formularea competenței | Codul |
Deține abilitățile unui experiment chimic, principalele metode sintetice și analitice de obținere și cercetare a substanțelor chimice și a reacțiilor | PK-4. |
Deține abilități de lucru pe echipamente educaționale și științifice moderne în timpul experimentelor chimice | PK-6. |
Are experiență în echipamentele seriale utilizate în studiile analitice și fizico-chimice | PK-7. |
Deține metode de înregistrare și prelucrare a rezultatelor experimentelor chimice | PK-8. |
Ca urmare a dezvoltării disciplinei "Metodele moderne ale studiului polimerilor" ar trebui să fie elevii
știți:
– clasificarea metodelor de cercetare polimerică,
- metode generale de izolare și purificare a polizaharidelor naturale (extracție, depunere fracționată, ultrafiltrare, dializă, electroforeză, cromatografie de schimb de ioni, filtrare gel, ultracentrifugare, curățare enzimatică etc.),
- Metode de bază pentru studierea structurii și a proprietăților polimerilor ;
a fi capabil să:
- aloca polizaharide din materii prime naturale sau animale naturale,
- Aplicați metodele de curățare a polimerilor din impuritățile cu greutate moleculară mică și ridicată,
- determina umiditatea, compoziția fracționată, solubilitatea, greutatea moleculară a polimerului, gradul de substituție a grupărilor funcționale în macromolecule,
- să efectueze reacțiile transformărilor polimerovalogice,
- identificarea principalelor caracteristici fizice și fizico-chimice ale polimerilor,
- Muncă pe echipamente seriale utilizate în studiile analitice și fizico-chimice,
- utilizați tehnica computerului atunci când efectuați lucrări de laborator;
proprii:
- metode de selecție a polizaharidelor din materiile prime naturale,
- Metode de curățare a polimerilor de la impurități
- abilitățile reacțiilor experimentale ale transformărilor polimerice polimerice,
- abilitățile studiului de experiment al structurii și a proprietăților practic importante ale polimerilor,
- aptitudini Cuprinzător aplicarea metodelor de analiză pentru studiu de polimeri
- abilitățile muncii individuale atunci când efectuați un experiment chimic,
- recepții metode speciale pentru înregistrarea și prelucrarea rezultatelor experimentelor chimice,
- aptitudini independent Lucrați cu literatură chimică periodică.
4. Structura și conținutul disciplinei "Metode moderne de cercetare a polimerilor"
4.1. Intensitatea totală a forței de muncă a disciplinei Reprezintă 8 unități de credit (288 de ore), din care prelegeri - 48 de ore, lucrări de laborator - 96 de ore, lucrări independente - 108 ore, din care 36 de ore sunt date pregătirii pentru examen.
Secțiunea de discipline | Semestru | Aproape seme | Tipuri de lucrări de studiu, inclusiv lucrări independente ale studenților și intensității muncii (în ore) | |||||
Prelegeri | Lucrări de laborator | Muncă independentă | Total |
|||||
Informații generale privind metodele de studiere a polimerilor | ||||||||
Metode generale de izolare și purificare a polimerilor naturali | ||||||||
Metode de cromatografie | Raport scris în Jurnalul de laborator. |
|||||||
Substanțe cu radiații electromagnetice | Raport scris în Jurnalul de laborator. Rezumat |
|||||||
Studiul structurii și proprietăților polimerilor | Raport scris în Jurnalul de laborator. Jocuri de afaceri |
|||||||
examinarea finală | Un examen de evaluare |
|||||||
TOTAL: |
4.2. Conținutul cursului de curs
Informații generale privind metodele de cercetare a polimerilor.
Caracteristicile metodelor de studiere a polimerilor. Modern tendințe în dezvoltarea metodelor de cercetare. Clasificarea metodelor de cercetare. Alegerea metodei optime de cercetare. Studiul compoziției chimice a polimerilor. Determinarea conținutului diferitelor elemente chimice în macromolecule.Analiză polimeri termic metode.Elementar analiză.Chimic analiză pe conținutul elementelor individuale. Analiză grup functional. Determinarea nesaturației polimeri.
Metode generale de izolare și purificare a polimerilor naturali.
Filmarea, ultrafiltrarea, dializa, electrodializa. Centrifugare, ultracentrifugare. Precipitații fracționate și extracție. Curățarea enzimatică. Metode cromatografice: schimb de ioni,adsorbţie Dimensiunea exclusivă, cromatografie de afinitate. Electroforeză. Criterii pentru individualitate și polizaharide naturale.
Metode de cromatografie.
Caracteristicile metodelor de cromatografie. Cromatografie pe gaz. Cromatografia de gaz capilară. Cromatografia gazelor de reacție. Cu care se confruntă cromatografie pe gaz. Pirolitice. cromatografie pe gaz. Selectarea condițiilor de piroliză. Alegerea condițiilor de separare cromatografică de gaze a produselor de piroliză. Folosind. PGS. analiza polimerilor.
Cromatografie lichidă. Performanta ridicata cromatografie lichidă. Capilar Electrospararea metode. Cromatografia lichidă de ioni. Cromatomembrana. metode de divizare. Cromatografia în strat subțire. Metode de analiză. Domenii de aplicare a metodei TLC. Gelproof. cromatografie. Echipamente proiectarea metodei. Determinarea greutății moleculare și MMR. polimeri. Studiul cineticii polimerizării. Studiind compoziția copolimerii. Caracteristicile studiului oligomerilor. Caracteristicile studiului cusute polimeri.
Spectrometrica MACC. metoda de analiză. Echipamente proiectarea metodei.
Modalități de introducere a probelor. Metode de ionizare a substanței. Tipuri Analizoare mase. Spectrometria MACC cu plasmă legată inductivă. Domeniul de aplicare al spectrometriei de masă. Analiza compoziției chimice a amestecurilor
Metode bazate pe interacțiune Substanțe cu radiații electromagnetice.
X-ray structural analiză și electronografia. X-Ray și X-RayElectronic spectroscopie. E. pelonografie. Metodă de atomi marcați.
Metode folosind ultraviolete și vizibile strălucire. Metoda spectrofotometrică de analiză în UV - și zona vizibilă. Elementele de bază ale absorbției spectrofotometrie. Echipamente înregistrare.Metode pregătirea probelor. Efectuarea unei analize cantitative. Studiind cinetica reacțiilor chimice. Studiul polimerilor și copolimeri.Metode utilizate legile optice. Metode bazate pe reflecție sveta.Metode de refracție sveta.Refractometrie. Dublu de bermrană. Metode de împrăștiere sveta. Metoda de împrăștiere a luminii. Raman împrăștie spectroscopie. Fotocolormetric. metoda de analiză.
Spectroscopie cu infraroșu. Echipamente proiectarea metodei. Aplicație metoda spectroscopiei IR. Definiția purității substanțelor. Studiul mecanismului de reacții chimice. Studierea compoziției și structuri de polimeri. Determinarea compoziției copolimerii. Studiu microstructură, configurare și conformări ale macromoleculelor. Studiul straturilor de suprafață ale polimerilor. Determinarea tranzițiilor de temperatură în polimeri. Oxidarea cercetării și mecanodificarea polimerilor. Studiul proceselor de amestecare și vulcanizare. Studiul structurii vulcanizatilor. Alte aplicații ale spectroscopiei IR. Laser. spectroscopie analitică. Emisia indusă de laser analiza spectrală. (Liesa). Fluorescente laser analiză.
Metode spectroscopie radio. Metodă de rezonanță magnetică nucleară. Fizic elementele de bază ale metodei.Caracteristici spectru RMN. Echipamente înregistrare.Folosind. metodă RMN. Studierea gradului de transformare a monomerilor în procesul polimerizare.Conformație analiza polimerilor. Studiu mișcări moleculare în polimeri.Studiu procesele de gunoi de îmbătrânire. Studiu compatibilitatea componentelor și interacțiuni intermoleculare pentru amestecând polimeri. Studiu nets de vulcanizare în elastomeri. Studiu deformări și fluxurile polimerice. Electronic rezonanță paramagnetică. Caracteristicile spectrului EPR. Echipamente metoda Design. EPR. Metoda de aplicare EPR. Identificarea particulelor paramagnetice. Radicalii de cercetare în polimeri. Studiul mișcărilor moleculare în polimeri. Studiind structurarea elastomerilor. Rezonanța cvadrupolelor nucleare.
Metode de analiză electrochimică. Potențiometric. metoda de analiză.Metoda de conducere. Coulometric. metoda de analiză. ÎNoltamperometric. metode.Polarografie metoda de analiză.Inversiune. metode electrochimice. Frecventa inalta metode.
Studiul structurii și proprietăților polimerilor.
Studiu mase, ramificație și interacțiunea macromoleculelor. Determinarea greutății moleculare a polimerilor. Greutatea moleculară non-medie. Midnomassian masa moleculara. Alte tipuri de mase moleculare. Definiție MMR. polimeri. Analiza funcționalității oligomerilor. Studiul ramificării macromoleculelor. Studiul interacțiunilor intermoleculare în polimeri.
Studiul structurii supemoleculare. Definiție volum specific de polimeri. Măsura densitate polimerică. Metode microscopie.Transmisie electronic microscopie. Scanare electronic microscopie. Interferențe-difracție metode. Cercetarea metodei de cristalizare EPR. Determinarea gradului de cristalinitate. Determinarea dimensiunilor cristalitelor. Orientarea cercetării în polimeri.
Metode de determinare a temperaturii de tranziție a sticlei polimerilor. DIN tatical metode.Dinamic metode. Metode mecanice dinamice. Metode electrice. Metode magnetice dinamice.
Evaluarea rezistenței polimerilor La extern influențe și eficienţă acțiuni stabilizatori. Studiul proceselor de îmbătrânire termică. Thermogravimetric. metoda de analiză. Analiza termică diferențială. Scanarea diferențială calorimetrie. Îmbătrânirea oxidativă a polimerilor. Investigarea absorbției de oxigen. Evaluarea rezistenței chimice a polimerilor. Studiu mecanochemical distrugere. Estimarea stabilității elastomerii industriali. Studiu cauciucuri. Studiul termoelastoplasturilor. Studiu vulcanizații. Evaluare Rezistență la vreme elastomeri. Studierea eficacității acțiunii și selectarea stabilizatorului.
Reologic și plastifoelastică proprietățile lui Kauchukov. și amestecuri de cauciuc. Viscomemetrie rotativă. Vischemetrie capilară. Plastometre de compresie. Dinamic metode de teste reologice.
Metode de studiere a preparatului amestecurilor de cauciuc. Definiția solubilității de sulf în elastomeri. Analiză Microunde B. amestec de cauciuc. Evaluarea calității amestecării. Cantitativ evaluarea calității amestecării.
Studiul proceselor de vulcanizare și structuri de vulcanți. Evaluarea vulcanizării proprietăți.Vibrații retometrie. Ridicatorii drepți. Studiu structurile grilajului de vulcanizare.
Exemple Cuprinzător aplicarea metodelor de analiză pentru studiul polimerilor. Metode de cercetare a amestecurilor de polimeri. Express metode de identificare polimeri.Pirolitice. cromatografie pe gaz. Aplicație Ir - I. Spectroscopia RMN. Utilizarea termică și metode de analiză dinamică și umflarea datelor . Studiul distribuției interfaciale a umpluturii. Introduceți definiția vulcanizare sisteme.
4.3. Structura și planul de calendar al claselor de laborator
Secțiunea de discipline | Semestru | Aproape seme | Tipuri de lucrări academice, inclusiv lucrări independente ale studenților și intensității muncii (în ore) | Forme de monitorizare curentă a performanței (săptămâni semestrului) |
|||
Lucrări de laborator | Muncă independentă | Total |
|||||
Izolarea și determinarea cantitativă a substanțelor pectinei din coaja de citrice. Selectarea pectinei din pulpa de dovleac. Analiza comparativă a capacității de formare a gelului de citrice pectină cu pectină de dovleac | Raport scris în Jurnalul de laborator |
||||||
Selectarea chitinei din cochilii de crustacee. Realizarea unei reacții chimice a chitosanului de chitină polimerică. Determinarea grad de deacetilare și greutate moleculară a chitosanului. Analiza comparativă a solubilității probelor de chitină și a chitosanului în diferite medii (Oferă 3 sarcini) | Raport scris în Jurnalul de laborator |
||||||
Determinarea conținutului de celuloză A -, B și G. Determinarea lui Penosenov. Determinarea rășinilor și a grăsimilor. Determinarea conținutului de cenușă al celulozei (Oferă execuția a două sarcini) | Raport scris în Jurnalul de laborator. Interviu privind rezumatele |
Studiul proprietăților termomecanice ale polimerilor (Oferă 3 sarcini) | Raport scris în Jurnalul de laborator Numărul de joc de afaceri 1. |
||||||
Proprietăți fizice și mecanice ale polimerilor (Furnizați 4 sarcini) | Raport scris în Jurnalul de laborator. Jocul de afaceri numărul 2. |
||||||
TOTAL: | Conversație individuală cu un profesor în dialog |
5. Tehnologii educaționale
Împreună cu tehnologiile educaționale tradiționale (prelegeri, lucrări de laborator), tehnologii bazate pe fonduri moderne de informare și metode de creativitate științifică și tehnică, inclusiv formarea bazată pe jocurile de afaceri pe subiecte "Tproprietățile ermomechanice ale polimerilor "," Proprietățile fizice și mecanice ale polimerilor ", activitate avansată independentă (rezumate), precum și sisteme de instruire pentru abilități și abilități profesionale. Există întâlniri cu reprezentanți ai companiilor rusești și străine, a oamenilor de știință din instituțiile de profil ale Academiei Ruse de Științe.
6. Sprijin educațional și metodologic al muncii independente a studenților. Mijloace estimate pentru monitorizarea actuală a performanțelor academice, certificarea intermediară în funcție de rezultatele dezvoltării disciplinei.
Lucrările independente ale studenților sugerează:
- pregătirea rezumatelor de susținere asupra secțiunilor disciplinei,
- mastering material teoretic,
- pregătirea pentru lucrările de laborator,
- înregistrarea muncii de laborator,
- pregătirea pentru jocuri de afaceri,
- scrierea unui rezumat,
– căutați informații despre Internet și biblioteci (SNB SUS, Biblioteca Catedrala etc.),
– pregătirea pentru controlul curent și final.
Formularul final de control - examen (Bilete în apendicele 1).
6.1. Întrebări pentru formarea independentă
1. Metode optice de cercetare.
Spectrul de radiații electromagnetice. Fundamentele teoretice ale metodei spectroscopiei UV. Cromofori, auxochromas. Tipuri de benzi de absorbție a deplasării. Spectrele electronice de soluții și filme de polimeri. Efectul solventului asupra spectrelor electronice ale soluțiilor de polimeri.
2. Spectroscopie oscilantă.
Teoria IR - și CR-absorbție. Valentines, oscilații de deformare (simetrice și asimetrice). Tipuri de oscilații ale grupurilor individuale.
3. Spectroscopia RMN.
Elementele de bază ale teoriei metodei de spectroscopie RMN din punct de vedere al mecanicii clasice și cuantice. Shift chimice, standarde în spectroscopie RMN. Constantele de ecranare, protecția atomică, moleculară, intermoleculară. Spin-spin interacțiune. Interacțiune constantă de spin-spin. Clasificarea sistemelor de spin: Primul și Spectrele Superioare. Schimb de interacțiune.
4. Mișcarea de căldură în polimeri.
Capacitatea de căldură a polimerilor. Capacitatea de căldură a polimerilor solizi. Analiza teoretică a capacității de căldură. Capacitatea de căldură a polimerului se topește.
Transferul de energie în polimeri (conductivitate termică și temperatura polimerilor. Dependența de temperatură a conductivității termice. Polimerii amorfici. Polimerii cristalini. Modificări ale conductivității termice în zona de tranziție a fazei Efectul conductivității termice. Dependența de temperatură a secției de temperatură. Teteropularea și parametrii moleculari.
Caracteristicile termice ale tranzițiilor și proceselor de relaxare în polimeri. Topirea și cristalizarea. Transformări în starea sticlei și transformările intermediare.
5. Procese termofizice în deformarea polimerilor.
Deformări reversibile. Extinderea termică a polimerilor. Termodinamică de deformări reversibile. Termoelasticitatea polimerilor solizi. Termoelasticitatea cauciucului.
6. Deformări rezonabile.
Extracte de orientare de polimeri. Distrugerea polimerilor. De înmuiere de cauciuc umplut.
6.2. Subiecte de rezumate
1. Caracteristicile structurale ale polizaharidelor.
2. Electrificarea nanofoloconului polizaharidic și a materialelor nețesute.
3. Mattri și schele din polizaharide și derivații lor.
4. Efectul aditivilor din polizaharide asupra proprietăților unui scop farmacologic.
5. Efectul polizaharidelor de origine vegetală și animal la viteza de germinare a semințelor.
6. Polizaharide în sisteme biologice active.
7. Utilizarea polizaharidelor în farmacologie și medicină.
8. Polizaharide ca fonduri medicinale.
9. Polizaharide din industria alimentară.
10. Sorbenții polizaharidelor și derivații lor.
11. Plastic plastic de polizaharidă.
12. Materiale compozite bazate pe polizaharide și derivații lor.
6.3. Întrebări la discuția de studiu №1 "T.proprietățile ermomechanice ale polimerilor "
Proprietăți de deformare. Deformarea polimerilor amorfe. Deformare elastică. Elasticitatea forțată. Efectul diferitor factori asupra temperaturii de tranziție a sticlei de polimeri. Deformarea polimerilor cristalini. Curbe de deformare. Caracteristicile deformării întinderii și răsucirii polimerilor.
6.4. Întrebări adresate discuției educaționale №2 "Proprietățile fizice și mecanice ale polimerilor"
Forță și distrugere. Forța teoretică. Puterea polimerilor reali. Durabilitatea polimerilor. Jurnal Ecuație: Analiza și valoarea. Teoria și mecanismul de distrugere a polimerilor. Efectul structurilor macromoleculare asupra proprietăților mecanice ale polimerilor. Metode de testare fizică și mecanică a fibrelor polimerice și maselor din plastic.
7. Sprijin educațional și metodologic și informațional al disciplinei "Metode moderne de cercetare a polimerilor"
Literatura principală
Și alții. Tehnologia materialelor polimerice. Sub total. ed. . St. Petersburg: Profesie. 20c.
Feduseko conexiuni: Tutorial. Saratov: Editura Saratovsk. UN-TA. 20c.
Metode de alocare și proprietăți ale polizaharidelor naturale:Studii. beneficiu. Saratov: Editura "Cube". 20c.
Literatură suplimentară
Henke H. cromatografie lichidă / trans. Cu acesta. . Ed. . M.: Tehnosphere. 20c.
Bazele științifice ale tehnologiei carbohidrate chimice / Ed. . M.: Editura. 20c.
Schmidt V. Spectroscopie optică pentru chimiști și biologi. Pe. din engleza . Ed. . M.: Tehnosphere. 20c.
Resurse de software și Internet
Programe Microsoft. Office 2007, cu HEMDRAG
Averco, Bikmullin studiul structurii și proprietăților polimerilor: studii. beneficiu. Kazan: Kstu. 20c.
http: // www. Himi. ***** / BGL / 8112.html
http: // descărcare. ***** / Nehudlit / Self0014 / Averko-Antonovici. Rar.
SHEstakov Metode de cercetare polimer: educațional și metode. beneficiu. Voronezh: VSU. 20c.
http: // fereastră. ***** / Fereastră / Catalog? p_rid \u003d 27245.
http: // www. / Fișier / 149127 /
Metode anuale de cercetare a polimerilor. M.: Chimie.http: // www. / Fișier / 146637 /
Agevat. DAR. Metoda termomecanică de studiu a polimerilor: metodologie. Instrucțiuni pentru atelierul de laborator în chimie și fizică de polimeri. Ivanovo: Gou vpo Ivan. Stat El.-Tehnol. Un-t. 20c.
http: // www. ***** / E-lib / nod / 174
http: // fereastră. ***** / Fereastră / Catalog? p_rid \u003d 71432.
8. Suport material și tehnic al disciplinei "Metode moderne de cercetare a polimerilor"
1. O audiență de învățare pentru prelegeri.
2. proiector deasupra capului pentru a demonstra un material de ilustrație.
3. Laboratoarele de instruire №32 și 38 pentru a efectua lucrări de laborator echipate cu echipamentul necesar
4. Eșantioane de polimeri, solvenți și alți reactivi chimici.
5. feluri de mâncare chimice.
6. Computer personal.
7. Dezvoltarea educațională și metodologică pentru studiul materialului teoretic, pregătirea pentru munca practică și rapoartele asupra acestora.
8. Biblioteca Catedrala.
Programul este întocmit în conformitate cu cerințele GEF VPO, ținând seama de recomandările OOP HPE în direcția pregătirii din 020100 - "Chimie", profilul de antrenament "compuși moleculari ridicați".
h.N., cap. Departamentul de bază al polimerilor
Programul este aprobat la ședința Departamentului de bază al Polimerii
de la "___" "______________" 20___, Protocolul nr. ____.
Cap Departamentul de bază
Director al Institutului de Chimie
Produsele din materiale plastice sunt fabricate din diverse materiale utilizând o varietate de tehnologii. Este aproape imposibil să se identifice materialul pe baza evaluării vizuale sau a datelor de testare mecanică simplă. În acest caz, există multe motive care încurajează identificarea polimerului. Una dintre cele mai frecvente este dorința de a stabili care material a făcut un produs concurențial. În plus, produsele defecte returnate de producător necesită adesea o determinare fiabilă a originii acestora. Uneori este necesar să verificați dacă materialul declarat este utilizat într-adevăr. De asemenea, producătorul de materiale din materii prime secundare este necesar pentru a determina ce material primește din diverse surse. Destul de des, cantități mari de materii prime cu o marcă de identificare pierdută intră în procesare sau în materialul depozitului fără o etichetă adecvată. În toate aceste cazuri, chiar și cunoașterea inițială a metodelor de identificare a polimerilor vor ajuta la economisirea timpului și a banilor.
Uneori, consumatorul de produse finite poate avea o dorință de a verifica dacă materialul utilizat este responsabil de tipul de polimer declarat și, în acest caz, este posibil să se efectueze cea mai simplă identificare a materialului. Crearea de noi materiale necesită, de asemenea, dezvoltarea metodelor de identificare.
Există două abordări pentru identificarea materialelor polimerice. Primul este destul de simplu, este efectuat rapid și ieftin. Este nevoie de un set de instrumente foarte simplu și un volum foarte mic de cunoștințe despre polimeri. A doua metodă se bazează pe implementarea analizei chimice și termice sistematice. În acest caz, se utilizează o tehnică experimentală complexă; Această abordare necesită timp și bani, iar interpretarea rezultatelor obținute este disponibilă numai unui profesionist care este familiarizat cu chimia polimerilor.
Materialele polimerice sunt adesea copolimeri, amestecuri și proprietățile acestora sunt modificate prin utilizarea diferiților aditivi sau amestecând cu componente cum ar fi aditivi ignifuge, agenți de spumare, lubrifianți și stabilizatori. În aceste cazuri, cele mai simple metode de identificare nu vor da rezultate satisfăcătoare. Singura modalitate de a obține rezultatele corecte este utilizarea metodelor complexe de analiză chimică și termică.
Prima dintre aceste abordări se bazează pe utilizarea eliminării consecvente a opțiunilor posibile folosind cele mai simple teste. Acesta este prezentat în sistemul de identificare al polimerilor ( Graficul de identificare a materialelor plastice.) prezentat mai jos.
Există mai multe instrucțiuni de bază care ar trebui să fie ghidate pentru a simplifica identificarea polimerului.
În primul rând, este necesar să se stabilească dacă polimerul de testare este termoplastic sau se referă la clasa de rășini termorezistente. Această separare a tipurilor principale de polimeri este suficientă pentru a implementa pur și simplu un fier de lipit încălzit sau o baghetă fierbinte la o temperatură de aproximativ 500 ° F. Dacă materialul se înmoaie, atunci acesta este un termoplastic. Dacă nu, atunci - reactoplastic (rășină termosetă).
Următorul pas este un test de ardere. Pentru a aprinde eșantioanele, este de dorit să se folosească arzătorul Bunzen, care dă o flacără incoloră. În schimb, puteți folosi doar o brichetă. Cu toate acestea, este necesar să se împartă mirosul de la arderea gazului în arzător și mirosul, format în timpul arderii polimerului. Înainte de a începe testele de ardere, se recomandă să gătiți următorul chestionar la care va fi necesar să răspundeți în funcție de rezultatele testului.
Arde?
Care este culoarea flacării?
Cum miroase materialul ars?
Sunt picături formate la arderea materialului?
Tipul și culoarea fumului format?
Fumatul este la procesul de ardere?
Este materialul prin auto-luptă sau continuă să ardă după îndepărtarea sursei flacării?
Arderea se întâmplă repede sau încet?
Pentru a identifica materialul, comparați observațiile cu estimările date în sistemul de identificare a polimerilor. Fiabilitatea rezultatelor obținute poate fi îmbunătățită semnificativ dacă există teste paralele ale materialului cunoscut. La punerea în aplicare a procedurii de identificare a polimerilor, nu trebuie să uităm de respectarea reglementărilor de siguranță. Picăturile care cad dintr-o probă de ardere pot fi foarte calde și cu ușurință aderă la orice suprafață. După ce eșantionul este umblat, îndepărtați foarte atent fumul. Unele materiale plastice, cum ar fi poliacetale, formează o formaldehidă toxică în timpul arderii, care, inhalând calea de inhalare, cauzează o senzație de arsură.
Rezultatele testelor polimerice menționate mai sus descrise mai sus ar trebui confirmate în continuare prin următoarele teste:
determinarea punctului de topire;
evaluarea solubilității;
testați cu sârmă de cupru;
măsurarea gravitației specifice.
Definiția punctului de topire
Sunt cunoscute o serie de metode de determinare a punctului de topire a polimerilor.
În primul dintre ele, se folosește Fischer-Jones. Această metodă este cea mai largă utilizată acum.
Dispozitivul constă dintr-o unitate de încălzire, temperatura în care este controlată de un reostat, termometru și o lentilă de mărire. O granulă mică sau un vârf de polimer este plasată într-un bloc încălzit electric împreună cu mai multe picături de fluid de silicon. Proba este acoperită cu sticlă de acoperire, iar temperatura se ridică treptat până când polimerul este topit sau nu se înmoaie suficient pentru a fi ușor deformat.
Meniskul format din fluidul de silicon este clar vizibil printr-o lupă. Temperatura în care se produce deplasarea meniscului pe punct de topire. Precizia așteptată a metodei este de ± 5 ° F comparativ cu datele din literatură.
Această metodă este aplicabilă atât polimerilor cristalini cât și amorfei. Pentru orice polimeri cristalini, punctul de topire este exprimat brusc, astfel încât tranziția este fixată foarte ușor. Polimerii amorf, dimpotrivă, se înmoaie într-o gamă largă de temperaturi, ceea ce face dificilă determinarea punctului de topire.
A doua metodă cunoscută sub numele de metoda metodei Koflar este utilizată numai pentru polimeri parțial cristalini. În această metodă, eșantionul este plasat pe tabelul subiectului încălzit al microscopului, iar polimerul este luat în considerare prin polaroiduri încrucișate. Când polimerul se topește, beamplanul dublu caracteristic este dispărut datorită prezenței formațiunilor cristaline. Temperatura în care dublul bermrane (de obicei sub formă de toate culorile curcubeului) dispare complet, este luată ca punct de topire.
Definiția solubilității.
Raportul dintre polimer la unul sau alt solvent indică adesea tipul de material. Datele de solubilitate care pot fi găsite în literatură sunt prea comune și, prin urmare, sunt destul de dificil de aplicat în condiții specifice. Solubilitatea parțială a unor polimeri în diferite solvenți, precum și o concentrație ridicată de diverși aditivi, cum ar fi plastifianții, face dificilă identificarea polimerului prin solubilitatea sa. Cu toate acestea, testul de solubilitate poate fi foarte util pentru stabilirea diferenței dintre diferiți derivați ai aceluiași polimer de bază.
De exemplu, această metodă poate fi distinsă prin acetat de celuloză din acetat de celuloză-butirat, deoarece acetatul este complet solubil în alcoolul furfurilic și doar dizolvarea parțială a butiratului. În mod similar, puteți identifica diferite tipuri de poliamide și polistiren.
Testul de solubilitate este cel mai convenabil realizat prin plasarea unei cantități mici de polimer în tub. Apoi, solventul este adăugat la acest tub și tubul se mișcă. Pentru dizolvarea completă, uneori este necesar să fie destul de semnificativ. .
Testarea firului de cupru.
Prezența clorului în polimer, cum ar fi în clorura de polivinil, poate fi ușor instalată cu un fir de cupru. Vârful firului se încălzește în flacără la roșu. Realizarea firului încălzit pe suprafața probei, puteți captura o cantitate mică de polimer. Apoi, vârful firului cu polimeri este plasat din nou în flacără. Dacă flacăra este vopsită în verde, aceasta indică prezența atomilor de clor în material.
În mod similar, se dovedește prezența atomilor de fluor în hidrocarburi fluorurate.
Metode moderne de identificare
Așa cum am menționat mai devreme, identificarea completă și fiabilă a materialului polimer este o sarcină complexă și complexă care necesită o lungă perioadă de timp și pe baza unei înțelegeri profunde a chimiei analitice, a experienței și a utilizării echipamentului modern. Materialele polimerice sunt adesea copolimeri, amestecuri și conțin diverși aditivi. Modificarea materialului își modifică caracteristicile fundamentale utilizate pentru a identifica, cum ar fi culoarea fumului și a mirosului, ceea ce face ca metodele simple de identificare să nu se aplice. Mai mult, cantități foarte mici de materiale sunt adesea disponibile, astfel încât identificarea polimerului devine posibilă numai pe baza utilizării metodelor moderne descrise mai jos în acest capitol. Numai câteva miligrame ale substanței sunt necesare pentru a efectua cercetări prin metode de spectroscopie, analiză termică, microscopie sau cromatografie.
Pentru a identifica polimerii și aditivii conținute în compoziții pe baza acestora, se utilizează următoarele metode analitice moderne:
Spectroscopie Fourier infraroșu și infraroșu în regiunea apropiată a spectrului (F-X, B-X);
analiza termogravimetrică (THF);
calorimetrie de scanare diferențială (DSC);
analiza termomecanică (TMA);
spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară (RMN);
cromatografie;
spectroscopie de masă;
analiza structurală cu raze X;
microscopie.
O listă de metode moderne utilizate pentru identificarea polimerilor și adăugarea aditivilor conținute în tabel.
|
Metodă |
Regiune aplicații |
| Cromatografia lichidă | Distribuția macromoleculelor în dimensiune |
| Gel-penetrarea cromotigrafiei | Studii de amestecuri, fosforiți, plastifianți, lubrifianți |
| Cromotigrafia de gaze |
Monomerii reziduali Componente non-polimerice Plastifianți |
| Spectroscopie cu infraroșu |
Tipul polimerului Aditivi naturali |
| Analiza termică |
Fillers. Lubrifianți Greutate moleculară |
| Analiza structurală cu raze X |
Fillers. Aditivi ignifubiți Stabilizatori |
| Rezonanță magnetică nucleară |
Poliesterii Conexiuni coloshorganice Rășini fenolice |
| Analiza chimica |
Lubrifianți Aditivi ignifubiți Catalizatori |
Spectroscopia infraroșu Fourier.
Analiza bazată pe utilizarea spectrului infraroșu Fourier Fourier este în prezent una dintre cele mai utilizate atât practicieni, cât și oameni de știință, metode de identificare a polimerilor. Testele sunt că fluxul de radiație infraroșie este direcționat către eșantion, unde este parțial absorbit și trece parțial prin material. Spectrul infraroșu rezultat este aceeași reflectare individuală a polimerului ca amprente digitale. Rezultatele analizei sunt afișate în formularul grafic pe afișaj. Deoarece nici două structuri individuale nu dau o spectru complet identic, spectrul rezultat este comparat cu standarde bine cunoscute pentru materialele studiate anterior, ceea ce vă permite să identificați fără echivoc polimerul analizat.
Spectroscopia rapidă în infraroșu în zona apropiată a spectrului a devenit deosebit de populară în ultima vreme. Eșantionul este supus iradierii în regiunea infraroșu apropiată, situată în lungimea de undă de la 800 până la 200 nm. Macromoleculele absorb radiațiile într-un mod diferit, ceea ce oferă în cele din urmă un spectru unic care vă permite să identificați polimerul studiat. Tehnologia de măsurare a spectrului din regiunea infraroșu apropiată este o metodă ieftină de mare viteză, care a devenit o metodă alternativă de spectroscopie cu infraroșu Fourier.
Analiza termogravimetrică
Metoda de analiză termogravimetrică constă în măsurarea pierderii în greutate cu o probă, deoarece este încălzire continuă. Tehnica utilizată pentru implementarea acestei metode este destul de simplă. Echipamentele tipice constă din canale analitice programabile cu încălzire electrică și dispozitiv de înregistrare. Această metodă este foarte utilă pentru studiul polimerilor cu diverși aditivi și umpluturi, al cărui conținut este determinat în greutate. De exemplu, conținutul de fibre de sticlă și umpluturi minerale din polimer poate fi determinat de arderea completă a polimerului în atmosfera inertă. Reziduul ilegal conține numai sticlă de sticlă și umpluturi inerte.
Metoda de analiză termogravimetrică este de asemenea utilizată pentru a identifica ingredientele în amestecuri, care diferă de stabilitatea relativă a componentei individuale.
Calorimetrie de scanare diferențială
Conform metodei de calorimetrie de scanare diferențială, cantitatea de energie absorbită de probă sau separată de probă este măsurată cu o creștere continuă sau o scădere a temperaturii sau când materialul este viteza obturatorului la o temperatură constantă. Această metodă este una dintre cele mai eficiente modalități de a studia topirea, inclusiv definiția tranziției de sticlă, a temperaturilor de topire și cristalizare, precum și temperaturile distrugerii termice. Această metodă oferă, de asemenea, informații utile pentru a determina gradul de cristalinitate cristalină și kinetica de cristalizare. Utilizarea metodei de calorimetrie de scanare diferențială vă permite, de asemenea, să judecați prezența sau absența antioxidantului în polimer, deoarece acest lucru afectează stabilitatea oxidativă a materialului. Metoda poate fi de asemenea utilizată pentru a determina conținutul relativ al componentei în amestecuri, blocuri și copolimeri statistici, care afectează caracteristicile polimerului de topire.
Utilizarea tehnicilor de analiză termică diferențială oferă, de asemenea, informații cantitative despre conținutul în compoziția diferiților aditivi, cum ar fi basme care contribuie la separarea produsului din formular. Absorbanți anti-statici, cu radiații ultraviolete, modificatori de materiale de impecatoare.
Examinarea termogramelor tipice face posibilă evaluarea comportamentului materialului pe parcursul distanței de temperatură de la temperatura de tranziție a sticlei la zona de degradare, precum și la schimbările care apar între aceste două puncte extreme.
Analiza termomecanică
Analiza termomecanică este destinată determinării dependenței de temperatură a expansiunii sau comprimării materialului, precum și pentru măsurarea dependențelor de temperatură ale modulului de elasticitate și vâscozitatea polimerilor. Această metodă vă permite să găsiți un punct de înmuiere și să caracterizați proprietățile viscoelastice ale materialului pe parcursul intervalului de temperatură.
Implementarea metodei de analiză termomecanică este foarte simplă: se efectuează printr-o aplicație a unei sarcini constante și a modificărilor de măsurare a dimensiunii eșantionului în direcția verticală, iar experimentul poate fi efectuat atât în \u200b\u200babsența sarcinii externe, cât și atunci când Forța este aplicată. Metoda de analiză termoomecanică este foarte utilă pentru caracteristicile polimerilor: Vă permite să determinați cu precizie aceste proprietăți fizice ale materialului ca punct de topire, temperatura de tranziție a sticlei, densitatea accidentelor transversale, gradul de cristalinitate și expansiunea termică coeficient.
Rezonanță magnetică nucleară
Metoda spectroscopiei magnetice nucleare este o metodă analitică puternică pentru identificarea moleculelor organice și determinarea structurii acestora. Nucleul anumitor atomi din moleculă poate fi în diferite poziții cu privire la orientarea spatelui lor. Dacă un astfel de kernel este suprapus pentru a impune un câmp magnetic, atunci diferența în spate duce la divizarea nivelului de energie. Apoi, molecula afectează în continuare câmpul magnetic oscilant oscilant. Cu anumite frecvențe specifice și precise definite, are loc rezonanța oscilației și acest efect este înregistrat și îmbunătățit.
Metoda de rezonanță magnetică nucleară oferă caracteristica completă a structurii compusului chimic, precum și identificarea fiabilă a ingredientelor în amestecuri. Această metodă vă permite să determinați structura grupurilor funcționale care nu pot fi instalate prin alte metode analitice.
În studiul polimerilor, atomii C13 sunt cel mai adesea utilizați pentru a identifica materialul. Determinarea compușilor cu greutate moleculară mică, cum ar fi plastifianții, stabilizatorii, lubrifianții, sunt foarte ușor și instalate direct în funcție de spectrele NMR.
Cromatografie
Cromatografia este o metodă analitică bazată pe separarea componentei amestecului, care trece la viteze diferite prin coloana umplută cu același mediu de separare. Material fix prin care trece amestecul se numește o fază staționară și este de obicei un solid sau gel. Mediul în mișcare (de obicei acest lucru este lichid, și uneori gaz) se numește o fază mobilă. Amestecul este dizolvat într-un solvent, numit eluent și este împins printr-o coloană sau un set de coloane. Separarea componentei apare datorită diferențelor dintre forțele interacțiunilor intetratomice dintre moleculele fazei staționare, diferite componente separate ale fazei mobile și eluent. Ca rezultat, sunt identificate componente individuale ale amestecului și, în unele cazuri, poate fi determinată cantitativ.
Atât cromatografia lichidă, cât și de gaze sunt utilizate pentru a identifica substanțele. Cu toate acestea, în industria materialelor polimerice, cromatografia pe gel a primit cea mai mare distribuție.
Spectroscopie de masă
Spectroscopia de masă pare a fi un instrument foarte util pentru obținerea de informații detaliate despre structura polimerului, iar în această metodă sunt utilizate cantități foarte mici de substanță. Greutatea moleculară a polimerului și structura atomică a compușilor pot fi determinate utilizând analiza spectrală. În combinație cu cromatografia cu gaz, spectroscopia de masă, numită spectroscopie de masă cu cromato-masă, oferă capacități de identificare și mai mari decât spectroscopia de masă.
Procedura de analiză este că substanța de testat este încălzită și plasată într-o cameră de vid. Fasciculele de electroni este afectată de pereche, care ionizează fie molecula ca un întreg sau fragmentele sale. Ionii formați sunt accelerați în câmpul electric și când treceți prin câmpul magnetic, liniile lor de mișcare sunt răsucite, astfel încât direcția de mișcare depinde de viteza și raportul masei la încărcare. Acest lucru duce în cele din urmă la o separare de masă (separare electromagnetică). Datorită faptului că energia cinetică a ionilor mai mari este mai mare, se mișcă de-a lungul unui arc mai lung în comparație cu ionii de lumină și acest lucru servește drept identificare de bază a substanței. Pe ieșirea câmpului magnetic, ionii sunt colectați în capcane.
Analiza raze X
Analiza structurală cu raze X este utilizată în principal pentru identificarea de înaltă calitate și cantitativă a aditivilor care sunt prezenți în majoritatea compozițiilor polimerice, determinând prezența contaminanților, precum și estimările cantităților de urme de diferite elemente din polimeri și monomeri.
Pentru implementarea analizei raze X, se utilizează instrumentele de două tipuri - spectroscopie de emisie de-a lungul lungimii de undă și de energia lor.
Microscopie
Microscopia optică oferă probleme de obținere a informațiilor privind morfologia suprafeței probelor, inclusiv identificarea poluării și analiza structurii amestecurilor și aliajelor. Această tehnică este extrem de utilă pentru studierea structurii de filme subțiri.
Metodele de microscopie optică includ două studii de clasă - microscopie electronică electronică și microscopie electronică translucidă. În acest din urmă caz, se obține o capacitate mare de permițare. Imaginea poate fi obținută cu o creștere de peste 100.000 în comparație cu originalul.
Utilizarea microscopiei electronice de scanare se bazează pe faptul că un fascicul bine focalizat se deplasează de-a lungul suprafeței, iar imaginea cu un grad ridicat de rezoluție este creată datorită împrăștierii electronilor secundari de pe suprafața eșantionului. Cu microscopie electronică translucidă, imaginea este obținută prin transmiterea electronilor printr-o probă special preparată.
În cazurile moderne, pot fi utilizate și cele mai moderne variante de microscopie, în special microscopia forței atomice.
Structura de studiu macromolecule Pot fi efectuate prin următoarele metode:
Chimic Metodele implică dezmembrarea macromoleculelor la compușii cu greutate moleculară mică și identificarea ulterioară a acestora prin metode analitice. Cel mai adesea, ozonul este utilizat pentru despicare.
Spectral Metodele se bazează pe capacitatea polimerului de a interacționa cu domeniul radiației electromagnetice, absorbind selectiv energia în zona sa particulară. În același timp, starea energetică a unei astfel de macromolecule se schimbă ca rezultat al unor astfel de procese intramoleculare, cum ar fi tranzițiile electronilor, fluctuațiile nucleelor \u200b\u200batomice, mișcarea translațională și rotativă a macromoleculei ca întreg. Absorbție, UV, VI, Spectroscopie IR și RMN, spectroscopie internă de reflecție sunt utilizate.
6) Viscomemetrie.
7) Cromatografia Gelspoof.
Cercetare oSM moleculară Structurile pot fi efectuate prin următoarele metode:
1) spectroscopie ușoară.
2) Microscopie electronică.
3) Analiza structurală cu raze X
4) electronică.
Flexibilitatea polimerilor
Flexibilitatea lanțului este o caracteristică proprietății numai pentru polimeri.
Flexibilitate - Aceasta este capacitatea macromolecului de a-și schimba conformația ca urmare a mișcării termice interne sau datorită acțiunii forțelor externe.
Există flexibilitate termodinamică și cinetică.
Flexibilitate termodinamică Aceasta caracterizează capacitatea lanțului de a-și schimba conformația sub acțiunea mișcării termice și depinde de diferența dintre energiile izomerilor rotativi ΔU. Cu cât este mai mică ΔU, cu atât este mai mare probabilitatea transformării macromoleculei de la o conformație cu alta.
Flexibilitatea termodinamică este determinată de structura chimică a unei legături repetate și conformarea macromoleculei, care depinde și de structura chimică.
Dienna Polymers:
CH2-C (R) \u003d CH-CH2 - (R \u003d H, CH3, CI)
caracterizată prin flexibilitate ridicată în comparație cu polimerii din rândul vinilului:
CH2-CH- (R \u003d H, CH3, CI, CN, C6H5)
Acest lucru se datorează faptului că diferența dintre energia izomerilor rotativi din polimerii diene este mai mică de 100 de ori. O astfel de diferență este asociată cu o scădere a interacțiunilor de schimb (atracție-repulsie) între grupele CH2 cu o grupare dublă de legătură între ele, care are o barieră potențială mai mică. Aceeași imagine este observată pentru macromoleculele care conțin legături SI-O sau C-O în lanț.
Natura substituenților are un efect ușor asupra flexibilității termodinamice.
Cu toate acestea, dacă substituenții polari sunt situați aproape unul de celălalt, interacțiunea lor reduce flexibilitatea. Strumentele sunt biopolimeri, conformațiile spirale stabile sunt formate de legăturile de hidrogen.
Flexibilitate cinetică Reflectă rata de tranziție a macromoleculei în câmpul de alimentare de la o conformație cu energia U 1 la alta cu energia U2, iar bariera de activare U 0 trebuie depășită.
Flexibilitatea cinetică este estimată de magnitudinea segmentului cinetic.
Segmentul cinetic. - Aceasta este partea macromoleculelor, care răspunde impactului extern în ansamblu. Valoarea sa variază în funcție de temperatura și viteza de influență externă.
Polimerii constând din legături caracterizate prin valori scăzute U 0 prezintă flexibilitate kinetică ridicată. Acestea includ:
1) Polimeri de polimeri nesaturați și polimeri de vinil care nu conțin grupări funcționale - polibutadienă, poliizopen, polietilenă, polipropilenă, poliizobutilenă etc.;
2) polimeri de carbune și copolimeri cu un aranjament rar de grupări polar - policloropren, copolimeri de butadienă cu stiren sau nitril de acid acrilic (ultimul conținut de până la 30-40%) etc.;
3) polimeri heteroacent ale căror grupări polare sunt separate prin polizare alifatică non-polar;
4) polimeri heteroacent care conțin grupe C-O, Si-O, Si-Si, S-S etc.
Creșterea numărului de substituenți, volumul, polaritatea, asimetria locației reduce flexibilitatea cinetică.
CH2-CH2 -; -CH2 -CH-; -CH2 -Che.
Dacă există o flexibilitate dublă, cinetică, lângă creșterea unică a obligațiunilor. Polybutadienă și poliizopren sunt polimeri flexibili care prezintă flexibilitate la cameră și temperaturi mai scăzute. Polietilena și PVC prezintă flexibilitatea cinetică numai la temperaturi ridicate.
În toate cazurile, creșterea temperaturii, creșterea energiei cinetice a macromoleculei, crește probabilitatea de a depăși bariera de activare și crește flexibilitatea cinetică.
Viteza influenței externe are o mare influență asupra flexibilității cinetice. Datorită lungimii mari a macromoleculei și interacțiunii intermoleculare pentru trecerea de la o conformație la alta, este necesar un anumit timp. Timpul de tranziție depinde de structura macromolecului: cu cât nivelul interacțiunii este mai mare, cu atât este mai mult necesar să se schimbe conformația.
Dacă timpul de forță este mai mare decât timpul de tranziție de la o conformație la alta, flexibilitatea cinetică este ridicată. Cu o deformare foarte rapidă, chiar și o macromoleculă flexibilă termodinamică se comportă ca un dur.
Flexibilitatea cinetică poate fi estimată prin temperaturi de tranziție de sticlă T C și Fluiditatea T t.
Temperatura din fibră de sticlă - Aceasta este limita de temperatură mai mică pentru flexibilitate. Cu T.<Т din Polimer în orice caz nu este capabil să-și schimbe conformația, chiar fiind flexibilă cu flexibilitate ridicată termodinamică. Prin urmare, temperatura de tranziție de sticlă T C poate servi ca o caracteristică calitativă a flexibilității polimerice într-o stare condensată.
Fluxul de temperatură - Aceasta este limita superioară a temperaturii modificării conformațiilor ca urmare a rotației inhibate în jurul legăturilor unice fără a schimba centrul de greutate al macromoleculei. Cu t\u003e t t, există deja o mișcare a segmentelor individuale, care determină mișcarea centrului de greutate al întregului macromolecule, adică. Curentul său. Cu cât este mai mare Δt \u003d t t. C, cu atât este mai mare flexibilitatea cinetică a polimerului din starea condensată.
Temperația și temperatura din fibră de sticlă depind de modul de deformare, în special de viteza sa. Cu o creștere a vitezei (frecvenței) expunerii mecanice, atât T C și T T, și intervalul de temperatură al flexibilității cinetice se schimbă spre temperaturi mai ridicate.
Sub aceleași efecte externe, flexibilitatea cinetică a polimerilor nu depinde de greutatea moleculară a macromoleculei, deoarece bariera de activare este determinată numai de interacțiunea vecinului. Cu creșterea M mărește numărul de segmente.
T C cu creșterea primelor M crește, iar apoi cu o anumită valoare a lui M Cr devine constantă. M CR Meciuri M segment. Pentru polimeri flexibili termodinamic, MR CD este de câteva mii: Polybutadienă - 1000, PVC - 12000; poliizobutilen - 1000; Polystiren - 40000. Prin urmare, pentru polimeri cu o greutate moleculară de 100.000-1 milioane de tone, cu practic independent de M.
Pentru a implementa tranziții conformaționale, este necesar să se depășească nu numai bariera potențială de rotație U 0, ci și interacțiunea intermoleculară. Nivelul său este determinat nu numai de structura chimică a macromoleculei, ci și o structură moleculară OZM. Astfel, flexibilitatea cinetică depinde de structura polimerului la nivel molecular și supemolecular.
Macromoleculele în stare amorfă exprimă o mai mare flexibilitate decât în \u200b\u200bcristalină. Starea cristalină datorată ambalajelor dense a macromoleculelor și ordinii îndepărtate în locația lor se caracterizează printr-un nivel extrem de ridicat de interacțiune intermoleculară. Prin urmare, macromoleculele polimerilor flexibili (polibutadienă, policloropren, polietilenă etc.) în starea cristalină se comportă atât de greu încât să nu schimbe conformația. În starea orientată, flexibilitatea polimerilor este redusă, deoarece atunci când orientarea apare la apropierea lanțurilor și o creștere a densității ambalajului. Acest lucru crește probabilitatea formării nodurilor suplimentare între lanțuri. Aceasta este deosebit de caracteristică a polimerilor cu grupuri funcționale. Exemplu: celuloză și derivații săi. Acești polimeri sunt caracterizați prin flexibilitate termodinamică medie și într-o stare orientată, nu modifică conformația în orice condiții (T de la temperatura de descompunere).
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenți absolvenți, tineri oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
lg m \u003d c1 - C.2 V.r. + S.3 V.2R. + (16).
Determinarea distribuției cu volumul eluentului cu (V.r.) și curba de calibrare V.r.(M) Vă permite să obțineți cu ușurință o distribuție integrală și diferențială a greutății moleculare:
Vr.(M.)
F.w. (M.) F.(V.r. )din(V.r. )dV.r.
f.w.dm.1 (17),
V.r. ( M.1 )
unde M1 este greutatea moleculară a celei mai scăzute componente de greutate moleculară.
Aceștia, tranziția de la distribuirea integrală prin volumul eluentului F (V.r.) la distribuția integrală F (m) se reduce la înlocuirea axei Abscisa (V.r.) Pe axa LGM prin ecuația LG M \u003d C1 - C2VR.
Asa de Procedura de calibrare constă în cromatografie consistentă a standardelor și determinarea volumelor reținute V. r. Maximele de vârfuri. Obținut pentru fiecare standard V. r. Aplicați LGPIKA \u003d F ( V. r. ) și combinați linia netedă, care este o curbă de calibrare, care este utilizată în continuare în analiza polimerilor cu o greutate moleculară necunoscută.
Soluții diluate
Comportamentul macromoleculelor în soluție depinde în mod semnificativ de calitatea termodinamică a solventului, greutatea moleculară a polimerului și temperatura soluției. Schimbarea acestor parametri afectează dimensiunea și forma bilelor macromoleculare, ceea ce duce la o schimbare a proprietăților hidrodinamice ale soluțiilor de polimeri diluate. Principala sursă de informații despre caracteristicile moleculare ale polimerilor este de a studia proprietățile lor în soluții diluate prin optica moleculară și hidrodinamică. În primul rând, ea metode statice și dinamice difuzia luminii, a căror utilizare vă permite să definiți MM, dimensiuni I. conformarea obiectelor dizolvate. Trebuie remarcat faptul că utilizarea acestor metode este deosebit de productivă în studiul proprietăților structurilor supramoleculare polimerice, deoarece furnizează informații despre sistem, neafectate de influențele externe. O altă metodă absolută -
analiza de difuzie de sedimentarevă permite să măsurați în mod fiabil sedimentarea constante S. și coeficienți de difuzie progresivă D. În regiunea de diluare puternică a soluțiilor polimerice. Valorile obținute permit identificarea Mm. și raza hidrodinamică R.h. Polimerii studiați.
Metoda de împrăștiere a luminii
Principiul metodei de împrăștiere a luminii.Metoda de iluminare se bazează pe efectul împrăștierii unei părți a luminii care trece prin mediul lichid. Această împrăștiere se datorează prezenței fluctuațiilor densității și unei concentrații de substanțe într-un volum separat al soluției care există datorită unei mișcări termice. Diferența de densități duce la apariția diferențelor în indicii de refracție. Lumina care trece printr-un mediu lichid este refractată la limitele zonelor cu densitate diferită, se abate de la direcția inițială, adică. împrăștiate. Împrăștiește cu cea mai mare decât fluctuația mai mare. Dacă mediul este o soluție de polimer, apoi, în plus față de fluctuațiile de densitate a solventului, sunt amplasate fluctuațiile concentrației de polimer. Aceste fluctuații sunt mai intense decât presiunea mai puțin osmotică din interiorul secțiunilor cu o concentrație mai mare, adică Substanță dizolvată cu mm mai mare.
Utilizarea principală a fost obținută prin metode bazate pe măsurarea intensității luminii, împrăștiate de soluții de polimeri și dependența sa unghiulară. Metodele sunt distinse distrugerea luminii statice (elastic) sau dinamic(Quasisohibry) împrăștiere. Principala diferență este metoda măsurarea intensității luminii împrăștiate.
Pentru elastic, sau Rayleigh împrăștierea Falling și lumina împrăștiată au aceeași lungime de undă. Ca urmare a mișcării centrelor de împrăștiere, lumina împrăștiată încetează să fie monocromatică, iar în loc de o singură linie există un vârf RALEA. În acest caz, intensitatea totală a intensității totale este măsurată ca o funcție a unghiului de împrăștiere. Folosind împrăștierea luminii statice, puteți determina dimensiunea particulelor liniare de masă și caracteristică în unele sisteme.
Pentru împrăștierea inelastică Frecvența luminii împrăștiate diferă de frecvența luminii care se încadrează. În metoda distrugerea dinamică Lumina este măsurată schimbarea intensității dispersiei timpului. În cazul în care au fost determinate coeficienții de difuzie a particulelor, dimensiunea particulelor și distribuția dimensiunii.
Ralea Când studiază cel mai simplu caz de împrăștiere în gazul perfect de densitate scăzută în 1871, el a propus teoria împrăștierii statice (elastice). El a considerat o lumină de împrăștiere prin particule dielectrice sferice cu un diametru d., multe lungimi de undă mai mici l cădez ( d. < ? 20), и с коэффициентом преломления, близким к единице. В отсутствие поглощения и при использовании неполяризованного света rayleigh Ecuație. Are următoarea formă:
Teoria moleculară a lichidelor de împrăștiere a luminii proiectate Einstein.. Având în vedere împrăștierea ca rezultat al fluctuațiilor termice densitate, a primit o ecuație de turbiditate lichidă:
Deba.a aplicat teoria Einstein la soluții de polimeri. ÎN soluții diluate de polimeri (cu< 0.5 г/дл) рассеивающими центрами являются полимерные клубки. Если молекулярные клубки малы (h. 2 1 2 400 a) comparativ cu lungimea de undă a luminii incidente (adică este de 0,05 + 0,1 l.), intensitatea luminii împrăștiate nu depinde de unghiul de împrăștiere a luminii și de dependența unghiulară - mingea (figura 1). În acest caz, ecuația Debye este adevărată.
Inquresment al indicelui de refracție, R.și - Numărul de Rayleigh sau coeficientul de împrăștiere asociat cu turbiditatea soluției.
Înlocuirea unei exprimări a datoriilor la ecuația pentru presiunea osmotică
valoarea celui de-al doilea coeficient virial (fig.1, a).
a B. Smochin. unu. Discerenția luminii împrăștiate nu depinde de unghiul de împrăștiere (A);
dependența de concentrare a intensității inverse a luminii împrăștiate COP / R. = 90 pentru polistirelor obținute prin reacția de transmisie cu Tris- (pentafluorfenil) de către germană cu greutate moleculară diferită [(C6F5) 3GEH] \u003d 0,02 mol / l ( 1) și [(C6F5) 3GEH] \u003d 0,005 mol / l ( 2 ) în cloroform din concentrație (b)
Pentru a determina polimerii mm, dimensiunea macromoleculelor din care este mică comparativ cu lungimea de undă (mai mică L / 20), este suficientă pentru a găsi valoarea excesului relativ de împrăștiere la un unghi de 90. Găsită prin metoda de împrăștiere a luminii mm corespunde valorii medii medii. Toate cele de mai sus se referă la particule mici (comparativ cu lungimea de undă a luminii care se încadrează). Cu creșterea dimensiunilor, modelele de schimbare a luminii se schimbă, apare asimetria sferică a intensității luminii împrăștiate, gradul de schimbare a polarității sale. Diferențele în împrăștierea pe particule mici și mari (? L / 20) pot fi demonstrate folosind diagrame vectoriale (figura 2).
Smochin. 2.Mi diagrame pentru 0 particule mici (A) și mari (B). Partea umbroasă corespunde gradului de polarizare a luminii împrăștiate.
Pentru macromoleculele mari, intensitatea luminii împrăștiate este nevăzută sferic. Acest lucru se datorează faptului că oscilațiile electromagnetice care sunt excitate de macromolecule îndepărtate unul de celălalt nu sunt faze. Diferența dintre fazele valurilor de două dipoli induse se dovedește a fi mai mare cu atât mai mare dimensiunea macromoleculelor și cu atât este mai mare unghiul de împrăștiere și (Fig.3).
În direcția fasciculului de lumină primară, diferența de fază este zero și în direcția opusă - cea mai mare. Dependența unghiulară a intensității luminii împrăștiate este o indicație a împrăștierii - folosit pentru a determina dimensiunea și formele de macromolecule în soluții. În acest sens, ecuația Debye introduce factorul intern de interferență (sau factorul de formă - P.și): Dulce care va fi căutat
Smochin. 3.Macromolecule împrăștiere ușoară
Pentru macromoleculele oricărei forme P.și \u003d 1. și \u003d 0 s. Cu creșterea și Valoare P.și scade. Factorul de formă este asociat cu raza inerției și depinde de forma particulelor (sfere, cilindri, bastoane subțiri etc.) în conformitate cu ecuația Zimma.factorul de formă pentru particulele cu configurația statisticilor tangle este egală:
1R. 1 (8 2 9 2)h. 2 SIN 2 (/2) (26),
unde h. 2 Piața medie a distanței dintre capetele lanțului polimeric.
Înlocuirea ecuației (26) în (25) obținem:
Piața medie a distanței dintre marginile lanțului polimeric, determinată din ecuația (28) este z. - valoarea medie. Știind h. 2 ,
h.2 6r. 2 (29).
Pentru a determina mm și alți parametri ai moleculelor mari atunci când se observă asimetria unghiulară a dispersiei luminoase, folosită de obicei tehnica dublă de extrapolare(sau metoda iernii).
Iarna a arătat că dependențele:
- Kc.R.din din, pentru și \u003d. const;
- Kc. R.din sIN2 ( și 2.), pentru din = const.;
- Kc.R.c. 0 din sIN2 (și / 2) și Kc.R.c. 0 din din reprezintă linii drepte.
Acestea. Direct, descris de ecuațiile (30) și (31), tăiate pe axa segmentului de ordonare egală cu 1 / M.w.. Mărimea coeficienților unghiulari corespunzători poate fi găsit valori A.2 și h. 2. Extrapolarea descrisă poate fi portretizată grafic pe o diagramă numită diagrama Zamma.(Figura 4) reprezentând dependența Kc.R.din (100din2 + păcat (și / 2). Pentru a obține această diagramă, împrăștierea luminii cu o soluție de o concentrație la unghiuri diferite este măsurată și, construirea unui grafic al dependențelor din fig. 4 coordonate, extrapolarea următoarei dependențe și \u003d. 0. Apoi primiți o serie de astfel de dependențe pentru diferite concentrații. Peste punctele care corespund unui colț și concentrațiilor diferite conduc liniile care apoi extrapolează până la din\u003d 0. Linii adecvate și= 0 și din= 0, intersectează la un moment dat (B), tăierea pe axa tăierii ordonate, conform căreia se găsește polimerul mediu MMM. Din înclinarea liniei BS0 la C \u003d 0, este posibilă determinarea razei de inerție a macromoleculei și din linia de înclinare Bi0 la și \u003d 0 este al doilea coeficient virial.
Smochin. patru.Vedere generală a diagramei de iarnă
Condiție prealabilă pentru utilizarea metodelor de împrăștiere a luminiipentru studiu soluțiile polimerice sunt absența dispersiei multiple, adică Fiecare foton al radiației incidente ar trebui să experimenteze interacțiunea cu o singură moleculă de polimer în soluție. Acest lucru se realizează prin diluția corespunzătoare a sistemului și de o scădere a volumului eșantionului în studiu.
Recent, așa-numitele metode "transport" bazate pe studiul substanței transportabile macroscopice într-un mediu lichid sub acțiunea forței externe au fost dezvoltate pe scară largă pentru a determina caracteristicile de greutate moleculară. Baza acestor metode este dependența mobilității transportului de macromolecule din greutatea lor moleculară. Aceste metode includ sedimentare difuzie, electroforeza I. separarea cromatograficămacromolecule.
Selecție și difuzie
Difuziedirect legate de mobilitatea moleculelor, În consecință, viteza sa ar trebui să depindă de dimensiunea lor. Conexiune cantitativă între coeficientul de difuzie D. și dimensiunea particulei difuze a fost obținută de Einstein:
Această ecuație este valabilă pentru difuzarea particulelor coloidului și pentru molecule. Dacă molecula are o formă sferică, atunci volumul său V. 4 r.3 .
Înmulțirea acestei cantități la densitate d., obținem o masă a moleculei și când multiplicarea numărului de avogadro N.A., avem o mulțime de 1 Rugați, adică.
Exprimarea r. Din ecuația Einstein (32) și înlocuind-o în ecuație (33), obținem o expresie pentru greutatea moleculară a unei molecule sferice.
raportul dintre coeficienții de difuzie de particule sferice și neobosite se deplasează la aceeași viteză.
Toate ecuațiile existente de nedreptate pentru difuzarea macromoleculelor și în prezent nu există ecuații care leagă coeficientul de difuzie translațională a macromoleculelor cu mm. Prin urmare, mm se calculează din rapoartele empirice. Pentru aceasta, coeficientul de difuzie translațională a macromoleculelor este determinată utilizând a doua lege Fika.:
Metodele de determinare a coeficientului de difuzie se bazează pe măsurarea vitezei de rupere a limitei dintre soluția polimerului studiat și solventul. Distribuția concentrației și gradientului dCdX.lângă granița La diferite momente, observația este exprimată prin curbele prezentate în Figura 5. Distribuția DCdX.are un fel de curbă Gaussian cu maximă Limita dintre soluție și solvent (x \u003d 0). Este descris de ecuația Wiener, obținută prin integrarea celei de-a doua legi a FIC la anumite ipoteze:
unde din0 - concentrarea soluției, g / cm3; t. - timpul de la începutul difuziei, C; x. - Distanța gradientului în cauză de la frontieră.
Smochin. cinci.Curbele de distribuție a concentrației (a), gradientul de concentrație (B) Indicele de refracție (B)
Pentru înregistrare, de obicei, utilizați metode optice, de exemplu, determinarea factorului de refracție n. Soluție și gradientul său dN.dX.de-a lungul Direcții de difuzie.
Pentru concentrațiile de lucru (0,5 g / ml) utilizate în această metodă, gradientul indicelui de refracție este direct proporțional cu gradientul de concentrație:
După integrarea ecuației (37) în intervalul de n.0 Be. n.1 (Unde n.0 și n.1 - Indicatori ai refracției solventului și a mortarului) Obținem:
Distribuția gradientului indicelui refracțional este exprimată și printr-o curbă Gaussiană (figura 5, b).
Cea mai simplă metodă de calcul este metoda de ordonare maximăcare răspunde x. \u003d 0. În această expresie x.2 4Dt. În ecuația (39), se transformă în zero, iar această ecuație este simplificată:
Metoda de sedimentare.Așa cum este cunoscut, cunoașterea vitezei de sedimentare a particulelor determină dimensiunile lor. Moleculele din câmpul centrifugal apare în direcția perpendiculară pe axa de rotație. Când se stabilește molecula (volumul v.) Sub acțiunea forței centrifuge, distanța sa de la axa de rotație se schimbă în mod constant ( x.). În același timp, forța centrifugă depinde de viteza unghiulară a centrifugăi ( w.2 x.). Forța de rezistență este exprimată de Legea Stokes (pentru particule sferice):
Coeficientul de difuzie este determinat așa cum se arată în metoda de difuzie. Constanta de sedimentare este determinată de ultracentrifuga. Pentru a face acest lucru, printr-o cuvă cu o soluție de polimer, o fascicul de lumină plasată într-o ultracentrifugă trece un fascicul care cade pe o fotoflastic pentru o cuvă. Când cuvea se rotește, deoarece substanța este precipitată, limita secțiunii dintre soluție și solventul este treptat deplasată, iar lumina este absorbită în înălțimea cuvei la diferite grade. Pe fotoplastice, se obțin benzi de diferite grade de înnegrire. Fotografiile de fotometru făcute la anumite intervale, puteți obține o curbă de sedimentare, adică. Curba de distribuție a gradientului de concentrare de-a lungul înălțimii cuvei la momente diferite.
Dependență lnx. din t. Trebuie să fie exprimată de drept, pe unghiul de înclinare pe care îl puteți calcula coeficientul de sedimentare S..
Pentru a exclude efectele de concentrare găsiți o valoare S.0 , extrapolarea cantității S. La diluarea infinită (adică construirea unui grafic de dependență 1 S F.(c.) ). Cunoașterea valorilor S.0 și D.0 găsiți greutatea moleculară Polimer conform formulei (44).
Metoda de sedimentare în ultracentrifugă este o metodă absolută pentru măsurarea greutății moleculare a polimerului, deoarece Nu are ipoteze despre conformațiile macromoleculei.
În combinație, analiza de împrăștiere a luminii, viscomemetria și analiza difuziei de sedimentare pot oferi informații complete despre proprietățile hidrodinamice și conformaționale ale macromoleculelor din soluție, ceea ce este deosebit de important pentru polimerii super-rambursabili. Metodele hidrodinamice moleculare și optica în soluții diluate în cloroform au fost investigate de două serii de copolimeri de superband de diferite structuri topologice bazate pe hidruri perfluorizate ale Germaniei (FG și DG). Variația cantității de DG și secvența de administrare în amestecul de monomer în timpul sintezei a fost obținută prin polimeri cu arhitecturi diferite. Prima serie este copolimerii diferitelor greutate moleculară (de la 2,3,104 până la 31,104) cu lanțuri liniare rigide între punctele de ramificare și numerele diferite de puncte de ramificare în cascadele unui fragment dendritic, al doilea - copolimerii, care, cu o închidere gradul de ramificare, au o structură mai "liberă"
contul unui număr mai mare de legături liniare asupra periferiei macromoleculelor cu o greutate moleculară de 2,5 · 104 până la 23,104 (figura 6).
Smochin. 6.Structura schematică (CO) a polimerilor Tris- (pentafluorfenil) Herman Ebis- (Pentafluorofenil) Hermann Diverse arhitecturi: Copolimeri cu lanțuri liniare rigide între punctele de ramificare și numerele diferite de puncte de ramificare în cascade ale unui fragment dendritic (A), copolimeri care Sunt îndeaproape ramificațiile în medie, au o structură mai "liberă" datorită unui număr mai mare de legături liniare pe peruphorii macromoleculelor (B) și Policulermanul Perfluorinei Superband (B).
Copolimerii studiați au vâscozitate caracteristică foarte scăzută. Valorile variază de la 1,5 la 5 cm3 / g cu o creștere a mmului de la 1,4 · 104 până la 25 · 104. Pentru polimerii super-reflectorizanți cu lanțuri flexibile între punctele de ramură la astfel de mm, este de obicei posibil în intervalul de la 3 la 50 cm3 / g. Valorile scăzute pentru CO-PFG indică fără echivoc dimensiunile compacte ale macromoleculelor lor, asupra densității ridicate a substanței polimerice în cantitatea în care sunt în soluție. În conformitate cu raportul Einstein pentru o particulă sferică solidă SF \u003d 2,5 v. . Substituirea, valoarea volumului specific parțial pentru CO-PFG, avem un PF 1,3 cm3 / g, care este oarecum mai mică decât vâscozitatea caracteristică pentru cel mai mic polimer de greutate moleculară - PFG (Tabelul 1) obținut în absența bis- (pentafluorofenil) germană. În consecință, se poate presupune că forma macromoleculelor sale este foarte puțin diferită de sferică. Din tabelul 1 se poate observa că pentru raportul PFG / SF 1.2. O astfel de valoare redusă / SF este caracteristică dendrimerilor decât pentru polimerii super-rambursabili. Pentru cele mai recente USU / SF 1.5.
|
Masa moleculara |
hidrodinamic |
caracteristici |
||||||||||||||
|
copolimeri superadicanți bazați pe FG și DG |
||||||||||||||||
|
M.SD. · 10. |
||||||||||||||||
|
R., nm. |
||||||||||||||||
|
eRG / HAIL / MOL1 / 3 |
||||||||||||||||
Conform datelor obținute, se poate concluziona că macromoleculele primei serii (fig.6, a) sunt caracterizate printr-o dimensiune ușor mai compactă și o asimetrie de formă mai mică comparativ cu cele două molecule de serie (figura 6, b) . Se datorează, probabil, faptului că copolimerii primei serii au în compoziția lor un lanț dimer din legăturile DG la care blocurile ramificate ", astfel de molecule sunt mai dure și în formă seamănă cu o elipsoidă slăbită, spre deosebire de super-rafinat Macromoleculele a doua serii pentru care este caracteristică prezența unui nucleu sferic rigid cu un punct focal (C6F5) 3 și ramuri de la legăturile DG și FG, care asigură o structură în general mai slabă în comparație cu PFG-ul super-rafinat
Asa de Metodele hidrodinamice moleculare și optica sunt arătate că macromoleculele polimerilor studiate au dimensiuni compacte și sunt caracterizate printr-o densitate ridicată a substanței polimerice, iar asimetria formei lor este scăzută. Conform acestor caracteristici, se apropie de dendrimems. Cu o greutate moleculară fixă, copolimerii cu structura "liberă" se caracterizează prin dimensiuni mari de macromolecule și valori mai mari de vâscozitate caracteristice.
Soluții concentrate de polimeri
Concentrate sunt soluții în care moleculele substanței dizolvate interacționează între ele. Interesul în proprietățile reologice ale unor astfel de soluții se datorează în primul rând tehnologiei procesării polimerilor, dintre care multe sunt procesate prin soluții și se topesc.
Luați în considerare caracteristicile proprietățile mecanice ale polimerilor, situat în condiție de lichid.Sub polimeri, situat în predare (sau viscous) Statul se referă, de obicei, la soluțiile concentrate de polimeri, topiturile polimerilor de cristalizare și polimerii amorf în astfel de moduri de deformare și la astfel de temperaturi, când deformarea debitului vâscos este redată în deformare completă, adică. componentă ireversibilă a deformării complete.
În plus față de principalele metode de cercetare termomecanică, pentru polimerii fluide, folosim o metodă specifică constând în modul de măsurare în modul de viteză constantă de deformare. Deși, în principiu, rata de deformare constantă poate fi efectuată și în teste mecanice de polimeri solizi și foarte elastici, numai pentru sistemele polimerice fluide, această metodă este crucială, deoarece Numai pentru ei, deformarea completă poate fi nelimitată și, prin urmare, monitorizarea dezvoltării tensiunii în modul de viteză de deformare constantă poate fi completată prin realizarea modului de flux constant. Acest regim de debit corespunde valorilor sale caracteristice de tensiune și acumulate și persistente în materialul de deformare foarte elastică; Dezvoltarea ulterioară a deformării are loc numai printr-un curs vâscos atunci când starea materialului nu se schimbă în timp.
Viscozitatea polimerilor depinde de mm, temperatură, presiune, precum și din modul de deformare (deformare și viteză de tensiune). Pentru majoritatea covârșitoare a sistemelor polimerice, efectul efectului de anomalie de vâscozitate este caracterizat prin efectul anomaliei de vâscozitate, care constă în reducerea vâscozității eficiente pe măsură ce crește stresul de forfecare. Când se întinde, dimpotrivă, deoarece crește deformarea și viteza de tensiune, vâscozitatea longitudinală crește. Viscozitatea polimerilor depinde în mare măsură de temperatură. Pentru intervalul de temperatură ridicat departe de temperatura polimerului, curba de vâscozitate la temperatură este descrisă de dependența exponențială, care caracterizează cantitatea de activare a energiei libere a fluxului vâscos U.. Pe măsură ce MM crește, energia de activare devine independentă de MM, adică. Pe măsură ce moleculele prelungesc moleculele, există o natură segmentată în timpul fluxului (pentru implementarea unui act de debit unic, este necesară numai o parte a moleculei). Energie activatoare polimeri liniari Depinde de structura legăturii elementare, crescând ca rigiditate a lanțului crește. În ciuda faptului că mecanismul și implementarea actului elementar nu depind de lungimea macromoleculei în ansamblu, valorile de vâscozitate absolute sunt semnificativ dependente de MM, deoarece pentru o mișcare ireversibilă a macromoleculelor este necesar ca acesta să fie necesar Centrul de greutate al macromolecului a avut loc prin mișcările independente ale segmentelor individuale. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare numărul de mișcări convenite pentru a schimba centrul de greutate al macromoleculei. Rezultă că dependența vâscozității de la mm este pliată de la două situri. Prima este regiunea valorilor mm scăzute, în care viscozitatea este proporțională cu mm și cea de-a doua secțiune, aceasta este zona în care MM are un efect semnificativ asupra vâscozității și starea începe să fie efectuată. M.3.5 .
Apariția deformărilor foarte elastice este posibilă în polimeri nu numai în stare foarte elastică, ci și vâscoasă. Dezvoltarea lor în ambele cazuri se datorează aceluiași mecanism - deviație
Pentru polimerii cu greutate moleculară mare, modulul de înaltă creștere crește semnificativ, deoarece MMP se extinde.
La fel ca în polimeri în stare foarte elastică, în polimeri fluidici, care conțin umpluturi solide, sunt posibile efectele distrugerii reversibile a structurii lor, ceea ce duce la o schimbare tixotropă a proprietăților sistemului. Pentru polimerii fluide datorită creșterii macromoleculelor de mobilitate, procesul de recuperare tixotropică se desfășoară mai repede decât pentru polimerii în stare foarte elastică.
Studiul proprietăților viscoelastice ale soluțiilor concentrate este necesar pentru a obține informații valoroase despre structura lor, care este o rețea de fluctuație spațială formată din agregate strâns ambalate sau asociați macromolecule, în interiorul care sunt molecule de solvent.
Dacă luăm în considerare polimeri ai arhitecturii complexe, de exemplu, polimerii și dendrimanții ultra-standard, apoi din punctul de vedere al problemelor generale de reologie, structura sferică a macromoleculelor le permite să le considere, pe de o parte, ca polimeri, și pe de altă parte, ca dispersie coloidală.
Studiile detaliate privind proprietățile reologice ale polimerilor structurali ramificați în bloc au fost practic practic, deși este exact un studiu detaliat al proprietăților viscoelastice ale acestor polimeri fără solvenți, poate furniza informații utile cu privire la specificul comportamentului lor În timpul particulelor coloidale cu fragmente macromoleculare flexibile. Până în prezent, studiile principale ale proprietăților reologice (în principal vâscoase) au fost efectuate pentru soluțiile diluate ale dendrimerilor, pentru a-și identifica structura moleculară. Într-una din lucrări (Hawker C.J. cu angajați) dedicată studiului proprietăților reologice ale dendrimerilor în topitură, o dependență neobișnuită de vâscozitate din MM a fost descoperită pe exemplul poliesterului dendritic. Pentru generațiile inferioare ale dendrimerilor, indicatorul dependenței de putere de vâscozitate din mm este semnificativ mai mare decât unitatea, iar apoi când este atinsă mm, această dependență devine liniară. Curbele de curgere a dendrimitorilor din diferite generații de polibenzil eter sunt caracterul Newtonian într-o gamă largă de rate de forfecare (0,1-100 C-1), care este neobișnuită pentru polimeri. O altă situație are loc pentru generațiile dendrimerilor poliamidoamin: la temperaturi care sunt ușor diferite de temperatura de tranziție a sticlei, o scădere a vâscozității dinamice este observată cu o creștere a frecvenței de schimbare (Wang H.).
Natura fluxului de dendrimers și polimeri super-rambursabili depinde de natura grupurilor finale. Astfel, modificarea grupărilor amino și cyano din polipropilenmia au condus la o creștere a vâscozității, menținând în același timp comportamentul topitic al topiturii. Tande B.m. Cu coautori, sa arătat, de asemenea, că vâscozitatea dendrimerilor inițiali de polipropilenă din generațiile a patra și a cincea este constantă într-o gamă largă de rate de forfecare. În același timp, pentru aceste dendrimers modificate cu metil și benzilcrilat, se observă anomalia de vâscozitate. Aceste rezultate demonstrează un impact important al grupurilor finale asupra proprietăților reologice ale topiturilor dendrimerilor. Ar fi posibil să credem că la temperaturi deasupra sticlei, este deja posibil pentru dendrimers. Cu toate acestea, autorii Smirnova N.N. și Tereshchenko A.S. Angajații au stabilit că pentru dendrimerii carbosilan de generații mari, în plus față de sticlă, a doua tranziție la temperaturi ridicate este observată. A fost detectată prin metoda de calorimetrie de înaltă rezoluție adiabatică, care a fost asociată cu natura contactelor intermoleculare în dendrimetri. În scopul unui studiu detaliat al naturii tranziției la temperaturi ridicate și a efectului posibil asupra acestei tranziții a grupurilor finale de dendrimers într-o gamă largă de temperatură, au fost studiate proprietățile viscoelastice ale derivatelor de carbosilan dendrimer, diferă în tipul de terminal Grupuri (Mironova MV și colab.). Sa demonstrat că dendrimerii carbosilan de generații înalte sunt capabili să formeze o structură moleculară OZM sub formă de grilă fizică a contactelor intermoleculare. Distrugerea plasă poate fi inițiată de deformarea și temperatura forfecării. Tranziția la temperaturi ridicate în dendrimetrele carbosilanului de generații înalte cauzate de distrugerea grilajului fizic are o natură de relaxare. Acesta este determinat de interacțiunea intermoleculară specifică a grupurilor finale de dendrimers și depinde de mobilitatea lor. Prezența substituenților de siloxan scurt conduce la apariția unor proprietăți foarte elastice deasupra zonei fibrelor, în timp ce introducerea unui substituent mai puțin flexibili și butili contribuie la manifestarea proprietăților tipice "polimer". Astfel, formarea unuia sau a unui alt tip de strat de suprafață a structurii moleculare a dendrimerilor inițiali, puteți ajusta proprietățile lor viscoelastice supraîncărcate.
4. Metode de studiu a proprietăților fizico-chimice și mecanice ale materialelor polimerice
Structura chimică a polimerilor, adică Compoziția sa chimică și metoda de conectare a atomilor din macromolecule nu definesc comportamentul definit al materialului polimeric. Proprietățile polimerilor depind nu numai de substanța chimică, ci și pe structura fizică (supramoleculară). Procesele structurale sunt studiate utilizând metode care se bazează pe măsurarea dependenței oricărui indicator al proprietăților fizice ale materialului polimer din structura sa. Aici include: Metode de analiză termică (măsurarea capacității de căldură, a temperaturilor de tranziție, a analizei termice diferențiale), a metodelor de sondă (parametrii termodinamici ai interacțiunii substanțelor organice cu polimeri: coeficienți de solubilitate, entalpii de sorbferință, entalpii de amestec parțial, parametri de solubilitate, determinare de dimensiune a volumului liber în polimeri etc.), mecanic (măsurarea forței, proprietățile de deformare și relaxare), electrice (constantă dielectrică, pierderi dielectrice) și metodele dilatometrice. Luați în considerare unele dintre metodele enumerate.
4.1 Metode de analiză termică a polimerilor
Metodele de analiză termică includ metode pentru care proprietățile polimerilor pot estima în timpul unei modificări a temperaturii (răcire sau încălzire). Cea mai obișnuită este calorimetria de scanare diferențială (DSC), analiza termogravimetrică (TGA), analiza mecanică dinamică (DMA).
Calorimetrie de scanare diferențială.Această metodă se bazează pe măsurați diferența dintre fluxurile termice provenind din eșantionul de testare și compararea eșantionului, care sunt formate ca urmare a modificărilor proprietăților fizice sau chimice ale materialului studiat. Informațiile obținute permit determinarea naturii proceselor care apar și de a caracteriza proprietățile materialului polimeric. Diferența dintre fluxurile termice apare datorită unor astfel de efecte termice ca topire, cristalizare, reacții chimice, transformări polimorfe, evaporare etc. Ca rezultat, pot fi determinate o capacitate specifică de căldură și schimbări de capacitate de căldură, de exemplu în timpul tranziției de sticlă a polimer.
Analiza termogravimetrică.Aceasta este o metodă, care se bazează pe cântărirea permanentă a eșantionului, în funcție de temperatură la o viteză de încălzire constantă, în funcție de timp. Permite utilizarea unor cantități mici de substanță, obțineți informații despre cinetica și mecanismul distrugerii polimerului, rezistența la căldură, reacțiile în fază solidă,
de asemenea, determină umiditatea, conținutul materialelor reziduale din polimer (monomer, solvent, umplutură), studiază procesele de sorbție și compoziție a materialelor polimerice compozite. Dacă conectați un spectrometru IR Fourier sau de masă la analizorul TGA, atunci analiza gazelor excretate va oferi informații complete despre mecanismul proceselor termochimice complexe, care merg la polimer cu temperatură în creștere.
Analiza mecanică dinamicăfolosit pentru cercetare dependențele proprietăților mecanice și viscoelastice (forfecare, întindere, comprimare, cu trei puncte și consola centrală) de materiale polimerice de la temperatură, timp și frecvență atunci când sunt expuse la sarcini periodice. În detaliu, această metodă de analiză va fi luată în considerare în secțiunea 4.3.
În prezent, modernizarea metodelor de analiză termică a condus
la apariția sistemelor modulare cu caracteristici tehnice unice, unificarea metodelor DMA, DSC și TGA. Acest lucru vă permite să determinați simultan diferitele caracteristici ale materialului polimer într-o gamă largă de frecvențe și temperaturi, ceea ce face posibilă obținerea informațiilor nu numai despre proprietățile mecanice (determinarea domeniului de aplicare al polimerului), dar și asupra rădăcinii moleculare și care apar structuri în material. Aceasta este exact ceea ce deschide noi oportunități de optimizare a alegerii materialului polimeric și a procesului de procesare, control al calității, analiza distrugerii polimerului, studierea reacțiilor polimerilor de cusut, gelificare etc.
4.2 Metode de transport și difuzie (metode de sondă)
Zona de utilizare practică a polimerilor (de exemplu, acoperiri de protecție, membrane, sigilii) este determinată de acestora permeabilitate.
Mecanisme de penetrare a gazelor prin corpuri solide
Permeabilitatea gazului de polimeri, precum și alte proprietăți, sunt determinate de factori precum flexibilitatea lanțului; interacțiune intermoleculară; faza și starea fizică a polimerului; Macromolecule de densitate de ambalare; Gradul de cusut. Crucial pentru permeabilitatea difuzieicare se datorează în principal sorbției și difuziei, are flexibilitatea lanțului polimeric și a interacțiunii interferente.
Sorbția gazului cu polimeri.Gazele pot adsorbul pe extern și suprafețele interioare ale polimerilor sau se dizolvă în microporele apărute între macromoleculele lor. Cantitatea totală de gaze absorbite sau sorbed poate fi măsurată, de exemplu, cu ajutorul scalelor de McBene (scale spirale sensibile) și calculează concentrația din Gaz în polimer. Este cu atât mai mare este presiunea mai parțială p. Gaz în mediu: din p. unde coeficientul de proporționalitate
numit coeficient de sorbție(volumul gazului, absorbit unit. volumul polimerului cu presiune parțială egală cu una și temperatura de experiență). Coeficientul de sorbție este exprimat în cm3 / (cm3 kgf / cm2). Atunci când sorbția gazelor și vaporilor pot condensa în polimer, adică. Schimbați starea de fază, transformându-vă într-un lichid. În unele cazuri, substanța sorbed poate forma agregate sau asociați în polimer.
Pentru un polimer elastic non-brevet, în care apare numai procesul de dizolvare a gazului (gazul umple volumul liber, care are un caracter de fluctuație, ca rezultat al moleculelor de gaz în timpul sorbției pot schimba locurile cu link-uri polimerice), acest coeficient este numit acest coeficient coeficientul de solubilitate din Gaza., care depinde de parțial presiunea gazului și temperatura.
Procesul de sorbție a polimerilor de vapori non-termici este considerat ca proces de dizolvare reciprocă a componentelor, care apare conform diferitelor mecanisme, în funcție de temperatură:
1. T TS. Un polimer de sorbitare se află într-o stare foarte elastică pentru care se caracterizează flexibilitatea lanțului și moleculele de sorbat și legăturile sau segmentele lanțului polimeric sunt posibile cu valori foarte mici de presiune. Tipul izotermelor de sorbție va depinde de afinitatea termodinamică a sorbației la polimerul și flexibilitatea lanțului polimeric. Cu cât afinitatea este mai mică, cu atât mai puțină sorbție.
2. t ts. Datorită lipsei de mișcare segmentală, schimbul dintre moleculele de abur și legăturile lanțului polimer este dificil. În acest caz, moleculele de abur pot să pătrundă numai în micro-foi disponibile în polimer, care au polimeri cu ambalaje mici. Cantitatea de substanțe sorbed în acest caz este puțin, care se află în afara sensibilității metodei de sorbție.
Prin urmare, procesele de sorbție sunt cele mai vizibile atunci când sistemul se află în stare foarte elastică, adică. Este posibilă schimbul între moleculele de sorbat și legăturile lanțurilor, ca rezultat, umflarea polimerului este la început, care poate apoi să se miște în dizolvarea sa în perechile de sorbat.
Cromatografia de gaze eșuate
Pentru a studia termodinamica de sorbție a gazelor și a vaporilor în polimeri și determinarea parametrilor lor fizico-chimici, se utilizează metoda cromatografiei de gaz transmise (OGH). Pentru aceasta, polimerul este aplicat pe suprafața suportului solid poros și sorbatul este injectat în fluxul purtător de gaz. Metoda OGM este foarte informativă pentru a studia termodinamica sorbției în polimeri, care mărește, de asemenea, cantitatea de volum liber.
Fundamentele teoretice ale metodei OGH.În metoda OGM, timpul este măsurat Ținând sorbitat t.r. și necorespunzător t.a. Componente. Valoare t.a.Corespunderea componentei actuale aproape non-sorbed (de obicei aer) este necesară pentru a ține seama de volumul "mort" de cromatografie. Astfel, puteți găsi un volum reținut curat V.N.: Lungimea coloanei cromatografice și temperatura T..
Când gătiți o coloană utilizată în metoda OGM, este extrem de important să cunoașteți masa (gr) a fazei polimerice w.L.. Luând în considerare amploarea w.L. Se poate obține un volum rezistent specific. V.g.: adică Principala valoare experimentală pe care toți parametrii termodinamici sunt dependenți.
Valoare p.0 (PA) - presiunea de admisie a coloanei și parametrul j.nm. Este o corecție egală cu raportul dintre presiunea în medie de timpul de ședere a eșantionului în coloana cromatografică, la presiunea la priza.
Un alt parametru termodinamic care poate fi găsit cu diluare infinită:
Coeficientul de activitate redus caracterizează abaterea de la idealitatea din sistemul binar al perechilor de polimer (abaterea de la legea lui Roolyl la presiune a vaporilor de vapori).
Prin dependența de temperatură a coeficientului de activitate, este posibil să se calculeze entalpia molară parțială a amestecării, care caracterizează interacțiunea sorbatului cu polimerul:
deoarece entalpia de sorbție poate fi reprezentată ca o sumă H.s. H.c. H.m. Unde H.c. - Condensarea entalpilor diferiților sorbați.
Experimentul este realizat pe cromatograful de gaz cu detector de conductivitate termică. Temperatura coloanei trebuie menținută cu o precizie de 0,5 ° C, presiunea la intrarea la cromatograf este de până la 0,6 kPa, ceea ce vă permite să introduceți amendamente la ecuațiile (2) și (4), a fost presiunea de ieșire egală cu atmosfericul. Heliul Helium este utilizat ca gaz transportator; Viteza sa este măsurată utilizând un metru de debitmetru de săpun. Vârful aerului este utilizat pentru a determina t.a..
Experimentul cromatografic de gaze începe după stabilizarea temperaturii și a presiunii gazului în coloană. Temperatura de evaporare este setată la 30 ° C peste punctul de fierbere al sorbatului. Cantitatea de sorbat din eșantion ar trebui să fie suficientă pentru a identifica vârful de pe cromatograma (~ 0,01 μl). Pentru fiecare sorbat, la fiecare temperatură, se efectuează 7-10 experimente paralele.
Atunci când studiază sorbția gazelor și a vaporilor în Polimeri, metoda OGH este extrem de importantă pentru a controla dacă sorbția volumetrică este stabilită în întregul strat al fazei polimerice în timpul experimentului cromatografic. În acest scop, în experimente speciale, este studiată influența vitezei gazului purtător (variază de la 2,5 la 30 cm3 / min) la timpul observat și cantitatea de retenție. De exemplu, atunci când este utilizat n.-OKTAN la 45 ° C și n.-None la 50 ° C pe cromatograful de gaz LHM-80, sa constatat că, la o viteză sub 5 cm3 / min, nu există o influență vizibilă a vitezei gazului purtător, astfel încât au fost transportate toate măsurătorile în funcționare la temperaturi diferite și cu diverși sorbați la această viteză. Evident, la o temperatură mai mare în timpul unui experiment cromatografic, este implementat un coeficient de difuzie mai mare. Acest lucru este, de asemenea, indicat de liniaritatea dependenței volumului explicit specific de la temperatura inversă. Parametrii termodinamici găsiți în acest mod corespund condițiilor de diluare infinită în timpul sorbției volumetrice în polimer.
Presiunea vaporilor saturați de sorbați se găsește utilizând ecuația antoinei și (sau) ecuațiile
ln P.VP. = A.ln T. + B./T. + C. + Dt.2,
ale căror parametri sunt tabele în baze de date speciale.
Dacă sorbatele deține diagrame, adică. Limitările logaritmului volumului rezistent specific de la temperatura inversă pe parcursul intervalului temperaturii temperaturii (30-115 ° C) sunt liniare, indică constanța energiei interne a sorbției în intervalul de temperatură studiat. Deoarece dimensiunea moleculei de sorbed (mm sorbat) crește la o temperatură specifică, crește o creștere a volumului expus specifuzat. Caracterul liniar al dependențelor poate fi o altă confirmare că, în condițiile experimentale, sorbția volumetrică în filmul de polimer aplicată transportatorului este pe deplin stabilită. Astfel, valorile măsurate V.g. Pot fi folosite pentru a calcula parametrii de sorbție termodinamică. Prin valori V.g. În conformitate cu formula (4), se calculează coeficientul de solubilitate diferitor sorbați din polimer. Restricțiile de difuzie care duc la abaterile de la sorbția de echilibru în experimentul cromatografic sunt cauza formei în formă de S al hărților de exploatație.
Entalpia molară parțială a amestecării, care este calculată prin ecuația (6), trece printr-o minimă în funcție de dimensiunea moleculară a sorbatului, în timp ce coordonatele minimului corespund dimensiunii medii a elementului de volum liber într-un polimer sticlizat. Acestea. În procesul de sorbție (cu conținut mic al substanței dizolvate), molecula de sorbat umple predominant posturile vacante disponibile într-un polimer sticlizat (elemente de volum liber). Ca urmare a căldurii amestecului, se dovedește brusc negativ, deoarece, în același timp, moleculele de sorbat nu funcționează pe alunecarea lanțurilor polimerice. Prin urmare, metoda OGH este utilizată cu succes ca o sondă pentru a estima cantitatea de volum liber în polimeri de sticlă, iar rezultatele sale sunt în acord cu datele altor metode de sondă, de exemplu, cu metoda de anihilare a pozitrilor.
Spectroscopie Annihilarea postronilor
Metoda de anihare a positronilor este utilizată pentru a obține informații privind dimensiunea și distribuția în mărimea elementelor volumului liber, concentrația acestora, precum și efectul asupra volumului liber al factorilor, cum ar fi temperatura, presiunea, deformarea mecanică și compoziția de fază a polimerului. Folosind această metodă, puteți urmări modificările în volumul liber în procesul de îmbătrânire fizică a polimerilor, ca rezultat al sorbției și umflării,
În timpul cusăturii. Parametrii spectrelor de anihilare a postronilor sunt în mare măsură dependenți de structura polimerilor și practic nu depinde de MM.
Această metodă se bazează pe măsurarea timpului de viață pozitron în substanță. În polimer, postronii pot exista atât în \u200b\u200bstatul liber (E +), cât și în
În cele asociate. Acesta din urmă este posibil sub forma unui atom de positron de tip hidrogen, adică pereche de electroni (PS sau E-E +). Starea singlet a acestei particule p.-PS are spate anti-paralel și o durată scurtă de viață (0,125 ns în vid), în timp ce o stare tripletă ( o.-PS) cu rotiri paralele are o durată de viață semnificativ mai lungă (142 ns în vid). Se crede că particulele de lungă durată o.-PS intră în zona cu densitate de electroni redusă, adică În ESO. Ca urmare a funcțiilor de suprapunere a valurilor o.-PS și electronii de orbale atomice care formează pereții ESO, timpul vieții o.-PS este puternic scurtat în comparație cu anihilarea
În vid și de obicei reprezintă 1,5 până la 4,0 ns. Timpurile observate ale vieții depind puternic de dimensiunea ESO: cu cât mai mult ESO, cu atât mai mult timp al vieții positronului în polimer. Spectrul de timp este un set de caracteristici experimentale de ori i. (NA) și scale statistice adecvate sau
intensitate I.i. (%). Se presupune că intensitatea componentei positronice depinde de concentrația de ESO.
Sursa positronilor este de obicei deservită de izotop 22NA (în timpul perioadei de înjumătățire de 2,6 ani). Positronii formați au energie de la 0-0,5 MeV cu o distribuție maximă de 0,2 MeV și lungimea kilometrajului în polimeri convenționali? 1 mm. În substanță, pozitronii sunt rapid termalizați și toate procesele ulterioare procedează cu participarea particulelor cu energii termice.
Instalarea experimentală pentru măsurarea timpului de anihilare a pozitrilor este prezentată în figura 1. Se compune dintr-o sursă de positroni plasați între două eșantioane ale polimerului în studiu. Timpurile de living sunt măsurate printr-un sistem electronic care funcționează pe principiul transformării intervalelor de timp în amplitudinea impulsurilor electrice. Schema înregistrează timpul dintre două evenimente: apariția G-Quanta primară de la sursă și cuanta care însoțește anihilarea pozitronilor. După înregistrarea a 105-107 de astfel de evenimente (adică, înregistrate la un fotomultiplier de G-Quanta), construiește o distribuție a curbei experimentale a timpului positron yT) Afișarea numărului de evenimente y. În funcție de timpul măsurat t..
Smochin. unu.Schema de instalare pentru măsurarea spectrului de anihilare positron
Dependențe experimentale primare yT) Poate fi interpretată ca parte a unei analize bazate pe un model discret sau continuu.
O viață legată de expresie semi-empirică o.-PS -PS ( f.3 ) cu o dimensiune medie a razei ( R.3 ) ESO sferică în polimer (formula TAO-ELDRUPP):
În ipoteza geometriei sferice pe raza binecunoscută, volumul de ESO este găsit ( h.f.) sau distribuția în volume.
Smochin. 2.Comunicarea pozitronului și a razei medii ESO în polimeri conform formulei TAO ELDRUPP
Dimensiunile mari ale elementelor de volum liber au fost găsite în sorbenți polimerici și clustere organice. Această metodă a fost descoperită că în sorbenții de polistiren cu ultrasunete există cavități cu o rază de porori 14 A, care reprezintă aproximativ 20% din numărul total de elemente de volum liber în material.
Astfel, metoda de anihare a pozitrilor oferă o descriere microscopică a volumului liber în ceea ce privește razele medii ale ESO și volumele corespunzătoare h.f.. Pentru a lega aceste valori cu parametrii macrocopici ai polimerilor, este necesar să se învețe concentrația medie a elementelor volumului liber N (cm - 3), după care este posibilă estimarea ponderii volumului liber ca o lucrare h.f.N.
Metoda tradițională de anihilare a pozitrilor vizează studierea volumului liber în interiorul matricei polimerice. Cu toate acestea, există multe obiecte pentru care ne-volumetrică, dar proprietățile de suprafață ale polimerilor (membranelor), acoperirea pe suprafața diferitelor materiale etc. Astfel de proprietăți ale straturilor de polimeri, ca temperatura de tranziție a sticlei, densitatea, mobilitatea lanțului și altele pot fi foarte diferite în interiorul matricei polimerice și la marginea partiției de fază.
Folosit în metoda tradițională de positroni cu energie medie 200 kev au o cale de frână de 1 mm. Această valoare este multă ordine de mărime mai mult decât grosimea caracteristică a straturilor de suprafață, prin urmare, timpurile de poziționare în astfel de experimente efectuează informații despre volumul liber din matrice. Pentru a studia volumul liber în stratul de suprafață apropiat, este necesar ca energia fasciculului de pozitroni să fie semnificativ mai mică decât valoarea specificată (pozitronii nu trebuie să pătrundă în menținerea probei și să anuleze în straturile de suprafață aproape). În acest scop, grinzile de pozitroni monocromatice de energie redusă sunt utilizați cu semnificativ mai mici (0,2-20 keV) de energia positronului controlată, ceea ce face posibilă cercetarea volumului liber în straturile subțiri de polimeri (mai multe nanometri) și construirea unui profil de volum liber în ele.
Metodele de mai sus pentru studierea volumului liber în polimeri sunt sonde, adică. Se bazează pe faptul că unele molecule de sonde sunt introduse în polimer și monitorizează comportamentul său, pe baza cărora se fac concluzii cu privire la structura volumului liber. Aceste metode diferă în natură și dimensiuni ale probelor selectate. Astfel, în metoda de anihilare a postronilor pentru studiul polimerilor, sonda este vaporii de electroni-pozitroni - un atom de pozitroni. În metoda cromatografiei cu gaze transmise ca sonde sunt rândurile compușilor structurali și legați. Metoda NMR 129xe a constatat o aplicare largă, în care singura sondă este un atom de 129xe - "examinează" volumul liber în diferite polimeri.
Pe lângă metodele experimentale de studiere a volumului liber în polimeri în ultimii ani, metodele de simulare a nanostructurilor polimerice devin din ce în ce mai importante pentru prezicerea proprietăților materialului polimeric (coeficienți de difuzie, solubilitate etc.). Atunci când analizați datele de simulare a computerului, rezultatele metodelor de sondă sunt utilizate pentru a confirma acuratețea calculelor. În același timp, simularea calculatorului deschide noi posibilități suplimentare pentru studierea volumului liber în polimeri, în principal inaccesibile în mod fundamental pentru a verifica metodele de studiu: vizualizarea volumului liber; analiza coeziunii volumului liber (dimensiunea clusterului, porozitatea închisă sau deschisă); Construcția distribuției dimensiunilor ESO; Studierea mobilității (dinamica) a elementelor de volum liber în polimeri.
În prezent, metodele de Monte Carlo, mecanica moleculară, precum și teoria trecerii și abordările aferente, sunt utilizate pe scară largă pentru a modela volumul liber.
...Documente similare
Modificarea hemosorbațională a mineralelor. Proprietățile rocilor de argilă. Metode de modificare a luturii bentonite a depozitului HERPEGEG. Metode fizico-chimice pentru studierea compușilor sintetizați. Determinarea caracteristicilor de sorbție ale lui Bentonin.
lucrări de curs, a fost adăugată 10.27.2010
Determinarea conceptului și a proprietăților polimerilor. Luarea în considerare a principalelor tipuri de materiale compozite polimerice. Caracteristicile pericolului de incendiu al materialelor și produselor. Studiul caracteristicilor declinului în inflamabilitatea lor. Problema toxicității produselor de combustie.
prezentare, adăugată 06/25/2015
Caracteristicile tehnologiei de fabricare a materialelor polimerice, principalii parametri ai proceselor de prelucrare. Metode de formare a produselor din materiale polimerice nefolosite și umplute. Metode de prelucrare a polimerilor armați. Aspecte ale aplicării lor.
rezumat, adăugat 04.01.2011
Caracteristicile generale ale zonelor moderne pentru dezvoltarea compozitelor bazate pe polimeri. Esența și valoarea consolidării polimerilor. Caracteristicile de obținere și proprietăți ale materialelor compozite polimerice. Analiza aspectelor fizico-chimice ale întăririi polimerilor.
rezumat, a adăugat 05/27/2010
Analiza oportunităților de creștere a rezistenței la foc a polietilen tereftalat (PET) prin introducerea în ea ca un antiprenor organoglin. Esența metodelor fizico-chimice moderne pentru analiza materialelor polimerice. Mecanismul de acțiune al materialelor polimerice.
lucrări de curs, a adăugat 11/10/2010
Studiul proprietăților fizice și mecanice ale amestecurilor de polimeri. Studierea principalelor metode de turnare a amestecurilor de cauciuc. Amestecarea materialelor polimerice în topitură și în soluție. Echipamente pentru fabricarea amestecurilor de polimeri. Evaluarea calității amestecării.
rezumat, a adăugat 12/20/2015
Modelele de transformare a compoziției, proprietățile bentonite în procesul de modificare. Studiul activității de sorbție a formelor naturale și modificate de bentonite. Determinarea modelelor de modificare a bentonitei depozitului Kabardino-Balkar.
munca de masterat, a adăugat 30.07.2010
Studiul dinamicii lanțurilor polimerice în soluție, care este un test sensibil al structurii intra-cromoleculare și transformări chimice cu participarea macromoleculelor, precum și un factor care afectează fluxul de reacții în lanțurile polimerice.
articol adăugat 03/18/2010.
Caracteristicile reacțiilor chimice în polimeri. Distrugerea polimerilor sub influența mediilor de căldură și chimice. Reacții chimice sub acțiunea radiației luminoase și ionizante. Formarea structurilor de plasă în polimeri. Reacțiile polimerilor cu oxigen și ozon.
lucrări de testare, adăugat 08.03.2015
Obținerea de materiale compozite bazate pe polimeri și silicați naturali (Smectite): hectar și montmorillonită. Poligrafs ca structuri pentru obținerea nanocompozitelor polimerice care conțin ganidină. Nanocompozite polimerice-silicate.
