Способ определения времени молекулярной релаксации кооперативных процессов в жидкостях и полимерах — SU 868522 (original) (raw)

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 868522(5м. кл. с присоединением заявкиС 018 27/22 Гевударстаапвй аинтвт ь.ьСР ве делам нмбрвтевнй втхрытвй(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕЛАКСАЦИИ КООПЕРАТИВНЫХ ЦРОЦЕССОВ 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 Г 13.Однако данный метод применим толькс для полимеров, обладающих относительновысокими прочностными характеристиками и не может быть использован для исследования молекулярной подвижности низкомолекулярных жидкостей, олигомеров иполимеров в вязкотекучем состоянии.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения времени диэлектрической релаксации жидкостей и полнмеров, заключающийся в измерении темцературно-частотных зависимостей коэффициента диэлектрических потерь исследуемых образцов и определении из этих из 10мерений времени релаксации 21.Однако данный способ не применим дляисследования неполярных и слабополярныхвеществ, таких как полимерные материалы на основе полибутадиеновых или диви 1нильных каучуков и др.Цель изобретения - упрощение способаи повышение точности определения времени молекулярной релаксации в слабополярных или неполярных веществах.Поставленная пель достигается тем,что в способе определения молекулярнойрелаксации, включающем операции измере, ния температурно-частотных зависимостей коэффициента диэлектрических потерь8522 4 5 О 5 20 в том, что молекулярная релаксация исследуемого. вещества под действием внешнего электрического поля вызывается посредством переориентации направленийдипольного момента полярных молекулзондов, химически не связанных с молекулами исследуемого вещества, в то время как в известном способе молекулярнаярелаксация вызывается активацией полярных групп, непосредственно входящих всостав молекул исследуемых веществ,Возможность реализации предлагаемого способа подтверждается результатамиизучения закономерностей протекания процессов диэлектрической релаксации.На фиг. 1 приведены графики температурной зависимости времени релаксациидиэлектрической поляризации в смесяхдивинильного стереорегулярного кау ука(СКД) молекулярной массы М=810 ивязкостью 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) хдорбензола; нафиг. 3 - то же, в смесях СКД с 3% (1),10% (2) и 30% (3 ) хлорбензола; нафиг, 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 СКЦ, определенные,методом дифференциально-термическогоанализа, соответственно равны 182 и173 К (фиг. 3).Как видно из графиков (фиг. 1), в области низких температур от 1 о до с, 1050 С значения времени релаксации в растворах СКД, содержащих различное количество разных полярных молекул, оказы 25 30 35 40 45 50 55 3 86 и вычисления по результатам этих измерений времени релаксации диэлектрической поляризации, в исследуемое вещество предварительно вводят путем раствореония, 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 иссдедуемого вещества оценивают по времени диэлектрической релаксации полученной смеси при температурах, ьлиэких к температуре стеклования, но превышающихо .ее не более чем на 50 С.Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается ваются близкими, Г 1 ри экстраполяции к нулевой концентрации полярного компонента величины Т стремятся к Сс 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, превышаюоших Тс 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 Т -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 молекудярную релаксацию собственно непопярной среды. Использование предлагаемого способа исследования молекулярной подвижности неполярных и слабополярных веществ позволяет применять сравнительно широко доступные методы измерения диэлектрических параметров (тангенса угла диэлектрических потерь идн коэффициента диэлектрических потерь), что обеспечивает сокращение сроков и трудозатрат при проведении научно-исследовательских и опытно- конструкторских работ, а также дает возможность подучить качественно новую инЪформацию об особенностях мопекудярной подвижности непопярных 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 й с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности определения времени молекулярной релаксации .в неполярных и слабоподярных веществах, в них вводят низкомолекудярные химически инертные полярные добавки, например хлорбензол, хлороформ, ацетонитрил в количестве 0,3-З% от веса исследуемого вещества, после чего измеряют время релаксации кооперативного процесса диполь868522 5ной поляризации при температурах на10-50 С превышающих температуру стекь, лования, по которой определяют времямолекулярной релаксации исследуемоговещества. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе61, Турлей С. Г, н Кесккула Х. Изучение множественных переходов в полимерах динамическим методом.-Сб. "Переходы и релаксационные явления в полимерах . Под ред. Р. Бойера. М., "Мир, 1968,2. Липатов Ю. С. Физическая химия наполненных полимеров, М., Химияф1977, с. 122 (прототип)./ с П фПатент Ужгород, ул ная,Составитмелштайн Техред Тираж 91 ВНИИПИ Государствен ьо делам иэобрете 13035, Москва, ЖО, Маликомекарь ого комитета СССРий и открытий

Смотреть

Способ определения времени молекулярной релаксации кооперативных процессов в жидкостях и полимерах