Способ калореметрических исследований

Способ калореметрических исследований

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1ц775673 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.10.77 (21) 2550705/18-25 (5l)M. Кл.

6 0 I М 25/20 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет (23) Приоритет ло делам изооретений и открытий (53у УДК 543.226 (088,8) Опубликовано 30.10.80. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30,10.80 (72) Авторы изобретения

Г, Н. Гусенков и Г. A. Крестов (71) Заявитель

Ивановский химико-технологический институт (54) СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к области термического анализа физико-химических и термодинамических свойств, преимущественно, высокомолекулярных веществ и соединений. Оно может быть применено в химии полимеров, биохи5 мии, органической химии.

Известен способ калориметрических исследований состоящий в нагреве исследуемого и контУ рольного образцов от общего источника нагрева и регистрации разности температур образ10 цов (11.

Недостатком указанного способа является наличие перепада температур от поверхности к центру образцов, что ограничивает скорость нагрева и точность регистрации тепловых эффектов, соответствующих превращениям исследуемого материала.

Ближайшим техническим решением является способ калориметрических исследований, включающий нагрев исследуемого и контрольного образцов эа счет монотонного изменения температуры источника нагрева, а также за счет регулируемого подвода энергии от дополнительных нагревателей (2). Регулируемый подвод энергии сообшает этому способу ряд преимуществ по сравнению с вышеописанным: выравнивание температур образцов, возможность количественных измерений теплового эффекта.

Однако недостатком этого способа-прототипа также является наличие перепада температур по сечению образцов, увеличивающегося с возрастанием скорости нагрева, что ограничивает точность.

Целью изобретеш»я является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что регулируемый подвод энергии осуществляют, воздействуя ультразвуковым или СВЧ-полем с периодически изменяющимися частотой или амплитудой.

В основе способа лежит явление эквивалентности изменения частоты или амплитуды ультразвукового (УЗ) или СВЧ-поля изменению температуры — при воздействии на полимеры и аналогичные материалы. Слабое поглощение указанных полей при воздействии на полимеры обеспечивает одновременный нагрев всего об775673

55 разца без возникновения ощутимых перепадов температур по их сечению.

Способ осуществляется следующим образом.

На монотонное изменение температуры (например, порядка 10 град/мин или меньше) накладывается УЗ- или СВЧ-возмущение частоты f (например, порядка 1 мГц) с девиацией

+М порядка 10 кГц или больше . Скорость изменения Ь1 определяет скорость дополнительного изменения температуры (например, при скорости изменения девиации М порядка 100 гц скорость изменения Т может достичь величины порядка 1000 град/мин и более). На каждые и периодов изменения 5f приходится несколько париодов с девиацией ЬР >> df (например, ЬЕ = 100 кГц). Таким образом определяются точки переходов во всем температурном интервале. При Hoproðíoì изменении температуры несущую частоту УЗ- или СВЧ-поля можно не изменять вплоть до попадания в достаточно малую окрестность точки превращения. Как только последнее произойдет, несущую частоту

f резко изменяют на максимально возможную девиацию ЛГ, Причем, отклонение от исходного значения в ту или иную сторону можно осущест влять как непрерывно, так и дискретно (импульсами или ступенчато) .

Изменение (модуляция) амплитуды УЗ- или

СВЧ-поля может быть осугцествлено точно также

Только вместо f следует говорить об амплитуда А, а роль девиации 5f и DF играет приращение амплитуды ЛА.

Если в качестве выходного сигнала регистрируется разность температур T(t) между исследуемым и контрольным образцами, то при условии, что контрольный образец обладает такими же (HJIvi близкими) теплофизическими и вязкоупругими свойствами, что и исследуемый образец вне области перехода, получаются вреМанпыа зависимости, изображенные на чертеже.

Здесь участок аЬ соответствует фоновому изменению температуры образца Т 6(t) и эталона

Т (t) за счет изменения температуры источника

Э нагрева. Участок bc отвечает разогреву за счет включения воздействия УЗ- или СВЧ-поля. На участке сд происходит некоторый спад температуры, обусловленный внешними потерями.

Участок de характеризует установившееся состояние. Участок ef соответствует превращению в обр сще, например, переходу иэ стеклообразноч о состояния в высокоэластичное. Непосредственно в окрестности точки е производится резкое изменение несущей частоты УЗ-(СВЧ)-поля на максимальную девиацию 5F, либо резко изменяется его амплитуда. При этом во время быс рого увеличения частоты (амп.титуды) Т резко возрастает, а Т„б либо остается неизменной, либо падает, Такое повеление обусловлено тем, что почти вся эне1л ля потерь УЗ-(СВЧ)-поля в образце идет на энергетические затраты, связанные с переходом. На участке fg превращения нет, изменение частоты (амплитуды) выключается, а Т 6 и Т возвращаются на общую прямую зависимости температуры от времени.

Изменение несущей частоты f или амплитуды можно производить и непрерывно в течение всего опыта. При этом на зависимости T (t) .и Тоб (t) бУдУт накладыватьсЯ небольшие, хотЯ

1О и острые, симбатные пики. Сама же дифферен— циальная кривая DT(t) не изменится.

Существует еще одно преимущество, присущее данному способу. Лля процессов деструкции в высокополимерах характерным является то, что для их инициирования достаточно разорвать лишь определенное небольшое число нужных связей. Например, для инициирования перехода от а-спирали к клубку в полипептидах достаточно разрушить три водородных связи, що включающих три пептидных единицы. Для этих связей, в свою очередь, свойственно свое определенное время релаксации т,. Как известно, затухание УЗ-волны будет иметь максимальное значение при 1, = „, т.е. разрыв нужных связей произойдет при определенной частоте. Таким образом, подбирая несущую частоту УЗ-поля, можно получить дополнительную информацию о тех связях, разрыв которых инициирует физико-химическое превращение. Известные способы изменения температуры такой избирательностью не обладают. К достоинствам предлагаемого способа относится также возможность, проведения комплексных исследований: тепловых, акустических и электромагнитных.

Таким образом, данный способ позволяет по35 высить.точность и информативность исследования полимерных материалов.

Формула изобретения

Способ калориметрических исследований, основанный на нагреве исследуемого и контрольного образцов за счет монотонного изменения температуры источника нагрева, а также

45 за счет дополнительного регулируемого подвода энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, регулируемый подвод энергии осуществляют путем воздействия ультразвуковым или СВЧ-полем с периодически изменяющимися частотой и.зи амплитудой.

Источники информации, принятые во внимание при экспср изе

1. Уэндландт У. Термические методы анализа, М., "Мир", 1978. с. 145 — 146 !9 8

2. Уэндландт У. Термические манны анализа.

М„"Мир", 1978. с. "5 -- 3.

775673

Редактор Н. Коляда

Заказ 7735/59

4 Те if

1, Составитель В. Вертоградский

Техред И. Асталош Корректор Н. Степ

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4