Способ фазового анализа волокнистых материалов

Способ фазового анализа волокнистых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к количественному рентгенофазовому анализу (РФА) текстурированных высокомолекулярных соединений ,в частности, к количественному рентгенофазовому анализу целлюлозы. Цель изобретения - повышение производительности контроля фазового состава материала. Для исключения влияния текстуры на результаты количественного РФА в способе предусмотрено изготовление пробы материала прессованием, измерение интенсивности одного и того же рефлекса двумя методами - "на просвет" и "на отражение" и использование отношения этих интенсивностей для определения текстурного множителя, с помощью которого корректируют измеренные интенсивности. Значения интенсивностей, полученные в результате корректировки, соответствуют бестекстурному состоянию контролируемого материала и позволяют установить количественное соотношение интересующих фаз в материале. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<д11 4 G 01 N 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Облучают пробу пучком рентгеновских лучей, производя регистрацию выбранного рефлекса контролируемой фазы и измерение его интегральной интен-!! сивности в условиях съемки на отражение" (I ), Затем производят доОТР полнительную съемку того же самого рефлекса в условиях на просвет" и измерение интегральной интенсивности (I „р), Определяют отношение интегральйых интенсивностей (2) п= отр / !!р и находят текстурный множитель Т из соотношения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4179101/23-25 (22) 08.01.87 (46) 07. 07. 89. Бюл. № 25 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) А.А, Шашилов (53) 621.386(088.8) (56) J. Appl. Polym. Sci., 1975, 19, 2353.

Заводская лаборатория, 1985, № 4, с. 47, 48. (54) СПОСОБ ФАЗОВОГО АНАЛИЗА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к количественному рентгенофазовому анализу (РФА) текстурированных высокомолекулярных соединений, в частности к количественному рентгенофазовому анали

Изобретение относится к области количественного рентгенофазового анализа (РФА) текстурированных высокомолекулярных соединений и касается количественного рентгенофазового анализа целлюлозы, Цель изобретения — повышение производительности контроля фазового состава материала.

Сущность способа фазового анализа волокнистых материалов заключается в том, что изготавливают прессованием пробу материала с линейным коэффициентом поглощения рентгеновских лучей 11 в виде пла:.ти!.ки толщиной =1/(ll. (1) ÄÄSUÄÄ 1492248 А 1

2 зу целлюлозы ° Цель изобретения — повышение производительности контроля фазового состава материала, Для исключения влияния текстуры на результаты количественного РФА в способе предусмотрено изготовление пробы материала прессованием, измерение интенсивности одного и того же рефлекI! !! са двумя методами — на просвет и

"на отражение" и использование отношения этих интенсивностей для определения текстурного множителя, с помощью которого корректируют измеренные интенсивности. Значения интенсивностей, полученные в результате корректировки, соответствуют бестекстурному состоянию контролируемого материала и позволяют установить количественное соотношение интересующих фаз в материале. 1 табл.

1492248 (1-1/n )+(1-1/ ) 2 (1-1/n )+ (, 1 — 1/n ) 2

-1n и, (3) с помощью которого рассчитывают приведенную интенсивность

I=T I .,р, (4)

Приведенную ийтенсивность I, соответствующую бестекстурному состоянию, используют при определении количественного содержания контролируемой фазы.

При правильно выбранной геометрии съемки отношение интенсивностей одного и того же рефлекса, снятых двумя методами — "на отражение" и "на про свет" после учета необходимых физи ческих поправок и в случае отсутствия в образце текстуры, определяется отношением

I отр (5)

I„f, 2 а при использовании эталона о (I/Io ) отр (6) (1/1 ) пр где I — интенсивность эталона, снятая в аналогичных условиях.

Отклонение от условий (5) и (6) вызывается текстурой образца тем

| в большей степени, чем меньше рассеяние ориентаций волокон относительно плоскости образца, Особенность статистической функции распределения ориентаций (ФРО) кристаллитов для волокнистых материалов, запрессованных в виде пластинки, такова, что при съемке "на отражение" интенсивность рефлексов от плоскостей, параллельных оси текстуры волокна и, соответственно, плоскости текстуры образца, определяется максимумом полюсной плотности или максимальным значением ФРО, При съемке "на просвет" интенсивность отражения от тех же самых плоскостей определяется минимальным значением ФРО, Отношение максимальных и минимальных значений полюсных плотностей взаимно однозначно определяет отношение интенсивностей одного и того же рефлекса, снятых в режимах "на отражение" и на просвет". При этом между отношением интенсивностей и текстурным множителем, определяющим интенсивность рефлекса при съемке "на отражение", установлена эмпирическая зависимость, определяемая выражением

1п и

5 где n — отношение интенсивности выбранного рефлекса, измеренной в режиме на отражение", к интенсивности того же самого рефлекса, измеренной

10 в режиме на просвет

Пример. Съемку образцов целлюлозы проводят на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 íà СиК<-излучении, монохроматированном плоским rpa15 фитовым монохроматором на первичном пучке, С целью сохранения геометрии параллельного пучка (при текстурных измерениях) непосредственно эа образцом установлена регулируемая вер20 тикальная щель.

Интегральные интенсивности рефлекса 002 целлюлозы измеряют в шаговом о режиме в интервале углов 2 0 17-28

После измерения вводят все необходи25 мые физические поправки и производят вычитание фона. Условие (6) проверяют в этом же угловом интервале на образцах янтаря и плавленной глюкозы, заведомо не имеющих. текстуры. От-

30 ношение п для этих образцов равно

0,998 для янтаря и 1,004 для глюкозы, Измерения неупорядоченного рассеяния проводят под углом 26, равным

32, при пятикратном наборе интенсивности с экспозицией 100 с, Для проверки способа приготавливают два вида смесей ° Первый вид готовят смешиванием аморфной целлюлозы и хлопковой микрокристаллической

40 целлюлозы, а второй — смешиванием аморфной целлюлозы с микрокристаллической целлюлозой (МКЦ) из лиственной промышленной целлюлозы как наиболее контрастной по отношению к

45 хлопковой МКЦ. Микрокристаллические целлюлозы готовят путем гидролиэа целлюлозы в 2,5 N растворе соляной кислоты в течение 1 ч при температуре кипения раствора. Поскольку в процессе гидролиэа удаляется основная часть аморфного целлюлозного и гемицеллюлозного компонента, то следует ожидать, что обе МКЦ (хлопковая и древесная) имеют близкие значения степени кристалличности.

Аморфные целлюлозы готовят путем сухого размола предгидролизной сульфатной целлюлозы в шаровой мельнице в течение 1 ч. Лриготовченная целлю1492248 лоза характеризуется рентген»аморфной картиной рассеяния рентгеновских лучей °

Компоненты смесей вз зешшзают на аналитических весах с т зчн»стью не ниже 0,17 и после тщательного перемешивания из каждой смеси прессуют по 3 таблетки диаметром 16 мм и толщиной около I мм, Результаты дифрактометрических измерений на трех таблетках в дальнейшем усредняют, С целью исключения влияния несовершенства эталонов на результаты анализа чистым образцам МКЦ приписывают значение степени кристалличности IOO/, а образцу размолотой целлюлозы — значение степени кристалличности 07..

Поскольку коэффициенты поглощения рентгеновских лучей для аморфной и кристаллической целлюлозы одинаковы, изменения интенсивностей рассеяния рентгеновских лучей при разбавлении кристаллической целлюлозы аморфной должны подчиняться закону аддитивности. Отклонение от аддитивности 5 выбрано в качестве главного критерия оценки точности и надежности способа фазового анализа волокнистых материалов, Отклонение от аддитивности рассчитывают по формуле BbIV з3 и Т „„- соответственно измеренные и вычисленные по аддитивному закону значения интенсивностей, При сопоставлении рядов смесей по степени кристалличности эталонирование проводят по хлопковой МКЦ.

В таблице приведены результаты измерений по предлагаемому способу, Для смесей на основе хлопковой МКЦ отклонение от аддитивности составляет в среднем 17., а для смесей древесной ИКЦ вЂ” 1,57., Однако эти отклонения находятся в пределах чувствительности метода — 1,3%, По степени крисz ал!зичности «ткл«пения» s;anанног» значения существенн» меньше и составляют в среднем О, 7/. Определение степени кристалличн»сти по обеим смесям производят в одном масштабе. Из сопоставления приведенных данных следует, что при проведении РФА по предлэ гаемому способу не требуется изго10 товление индивидуальных эталонов.

Так как текстурные измерения для фазового анализа составляют 707 общего времени анализа, то использование предлагаемого способа позволя15 ет сократить общее время анализа более чем в 2 раза.

Формула изобретения

20 Способ фазового анализа волокнистых материалов, включающий изготовI ление пробы в виде пластинки посредством прессования, облучение пробы пучком рентгеновских лучей, регистрацию выбранного рефлекса контролируемой фазы, измерение его интегральной интенсивности I „ в условиях съемки "на отражение и определение количества фазы в материале, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, пластинку иэ материала с линейным коэффициентом поглоще. ния рентгеновских лучей р выполняют

35 толщиной С 1/р, проводят по ней дополнительную съемку того же самого рефлекса в условиях на просвет", измеряют его интегральную интепсивность I, определяют отношение иэ40 меренных интегральных интенсивностей

n=1 /?„Р, находят текстурный множитель Т из соотношения (1-1/п )+(1-1/n)

45 -1п и, рассчитывают приведенную интенсивность I рефлекса, со»тветствующую бестекстурному образцу, из условия

I=7 нотр и используют ее для »преде50 ления количественного содержания контролируемой фазы, 1492248

Древесная МКЦ

Хлопковая МКЦ

Количество до бавленного аморфg,Z СКР, Z

СКР, Ж выем р Т выл ного ком понента,X

lO0

90,9

80,9

7,92

724 7 17 +09

6,54 6,48 +0,9

5,30 5,28 +0,4

4,12 4,19 -1,8

60,5

40,0

2 63 2 6! +О 9

2,04

11,0

Составитель Е. Сидохнн

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Сердюкова Корректор Л, Патай

Заказ 3869/45 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

100

7,22

6,48

5,93

5,46

4,94

4,04

3,06

2,04

6,53

5,92

5,36

4,85

3,91

3,01

92,3

-0,8 80,5

+0,2 70,8

+1,8 63,5

+1,8 5 4,5

+3,3 38,0

+1,7 19,5