Способ определения времени молекулярной релаксации кооперативных процессов в жидкостях и полимерах

Способ определения времени молекулярной релаксации кооперативных процессов в жидкостях и полимерах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ((((868522 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 21.06.78 (2! ) 2635111/18-25 (5! )М. Кл. с присоединением заявки УЙ

С 018 27/22

Яюударствапвй «аинтвт

СССР ао делам нмбрвтевнй

«втхрытвй (23 } П р иорк тет

ОпУбликовано 30,09.81. Бюллетень Pfi 36

Дата опубликования описания 30.09.81 (53) УДК541.24 (088.8) А. П. Стецовский, Л. А. Журавлева, Л. В, Тарасова, E. С. Карюкина и Т. Л. Стемплевская

А(, " / (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ

РЕЛАКСАБИИ КООПЕРАТИВНЫХ ЦРОБЕССОВ

В ЖИПКОСТЯХ И ПОЛИМЕРАХ

Изобретение относится к физическим х физико-химическим методам исследования структуры и строения веществ и может быть использовано при разработке н исследовании свойств новых полимерных материалов.

Одной иэ важнейших физических характеристик веществ, определяющих многие свойства материалов (вязкость, механическую прочность, химическую активность и т.д.), является молекулярная подвижность, характеризуемая временем молекулярной релаксации.

Известен способ определения времени релаксации по результатам исследований температурных или частотных зависимостей механических свойств веществ динамическим методом (11.

Однако данный метод применим толькс для полимеров, обладающих относительно йысокими прочностными характеристиками и не может быть использован для исследования молекулярной подвижности низкомолекулярных жидкостей, олигомеров и полимеров в вязкотекучем состоянии.

Наиболее близким к предлагаемому яв ляется способ определения времени диэлектрической релаксации жидкостей и по лнмеров, заключающийся в измерении тем нературно-частотных зависимостей коэффициента диэлектрических потерь исследуемых образцов и определении из этих из

10 мерений времени релаксации 323.

Однако данный способ не применим для исследования неполярных и слабополярных веществ, таких как полимерные материалы на основе полибутадиеновых или диви

1$ нильных каучуков и др.

Бель изобретения - упрощение способа и повышение точности определения врем@ни молекулярной релаксации в слабопопяр. ных или неполярных веществах.

Поставленная пель достигается тем, что в способе определения молекулярной релаксации, включающем операции измере, ния температурно-частотных зависимостей коэффициента диэлектрических потерь

8522 4

5 !

О !

20 в том, что молекулярная релаксация исследуемого. вещества под действием внешнего электрического поля вызывается посредством переориентации направлений дипольного момента полярных молекулзондов, химически не связанных с молекулами исследуемого вещества, в то время как в известном способе молекулярная релаксация вызывается активацией полярных групп, непосредственно входящих в состав молекул исследуемых веществ.

Возможность реализации предлагаемого способа подтверждается результатами изучения закономерностей протекания процессов диэлектрической релаксации.

На фиг. 1 приведены графики температурной зависимости времени релаксации диэлектрической поляризации в смесях дивинильного стереорегулярного каучука (CKll) молекулярной массы М=8 ° 10 и вязкостью >1, =250 Пз с 10% хлорбензола (1), 10% хлороформа (2) и 3% ацетонитрила (3); на фиг. 2 - то же, в смесях трансформаторного масла с 10% (1), 20% (2) и 40% (3) хлорбензола; на фиг. 3 - то же, в смесях СКД с 3% (1), 10% {2) и 30% (3) хлорбензола; на фиг. 4 - графики зависимости температуры стеклования Гс от концентрации низкомолекулярного компонента в смесях СКДхлорбензол {1) и трансформаторное масло - хлорбензол (2).

Температуры стеклования Т для трансформаторного масла CKjI, определенные, методом дифференциально термического анализа, соответственно равны 182 и

173 К (фиг. 3).

Как видно из графиков (фиг. 1), в области низких температур от Т< до тс. 1050 С значения времени релаксации в pacr ворах CKll, содержащих различное количество разных полярных молекул, оказы25

Зо

40

3 86 и вычисления по результатам этих измерений времени релаксации диэлектрической поляризации, в исследуемое вещество предварительно вводят путем растворе» ния, диффузии или набухания небольшие количества, порядка 0;3-3%, ниэкомолекулярных полярных веществ, химически инертных по отношению к.исследуемому веществу, например хлорбензол, хлороформ и др., а молекулярную релаксацию исследуемого вещества оценивают по времени диэлектрической релаксации полученной смеси при температурах, ьлиэких к температуре стеклования, но превышающих оее не более чем на 50 С.

Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается ваются близкими. При экстраполяции к нулевой концентрации полярного компонента величины Tñ стремятся к ñ чистого вещества (фиг. 4), следовательно, и времена релаксации в смесях при уменьшении содержания полярных компонентов цриближаются к временам молекулярной релаксации чистых неполярных веществ. Если в области высоких температур, превыщаюо ших У< на 50-100 С, времена релаксации в смесях в значительной степени зависят от природы полярной молекулы, введенной в исследуемое вещество (фиг. 1), то в диапазоне T -10-50 С времена релаксации определякпся временем кооперативных процессов молекулярной релаксации исследуемого вещества матрицы, Таким образом, значения, измеряемые в смесях неполярных веществ с полярными, при концентрациях последних 0,3- 3% характеризуют молекулярную релаксацию собственно неполярной среды.

Использование предлагаемого способа исследования молекулярной подвижности неполярных и слабополярных веществ позволяет применять сравнительно широко доступные методы измерения диэлектрических параметров (тангенса угла диэлектрических потерь илн коэффициента диэлектрических потерь), что обеспечивает сокращение сроков и трудозатрат при проведении научно-исследовательских и опытноконструкторских работ, а также дает возMoKHocTb получить качественно новую инЪ формацию об особенностях молекулярной подвижности неполярных веществ.

Формула изобретения

Способ определения времени молекулярной релаксации кооперативных процессов в жидкостях и полимерах, заключающий ся в измерении температурно-частотных зависимостей коэффициента диэлектричес» ких потерь и определении по результатам . этих измерений времени релаксации ди электрической поляризации, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности определения времени мопекулярной релаксации .в неполярных и слабополярных веществах, в них вводят низкомолекулярные химически инертные полярные добавки, например хлорбензол, хлороформ, ацетонитрил в количестве 0,3-»3% от веса исследуемого вещества, после чего измеряют время релаксации кооперативного процесса диполь888522

5 ной поляризации при температурах на

10-50 С превышающих температуру стек» ь

: лования, по которой определяют время молекулярной релаксации исследуемого вещества.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Турлей С. Г. н Кесккула Х. Изучение множественных переходов в полимерах динамическим методом.-Сб. "Переходы и релаксационные явления в полимерах .

Под ред. P. Бойера. N., Map, 1968.

2. Липатов Ю. С. Физическая химия наполненных полимеров. М., Химия, 1977, с. 122 (прототип).

888622

17Р

c, % xb

Составитель О. Маликова

Редактор Т. Мермелштайн Техред . Л.Пекарь Корректор С. Шекмар

Закаэ 8310/59 Тираж 910 Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета СССР ьо делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4