Способ определения адгезии Советский патент 1986 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения адгезии жидкостей и полимеров к неметаллическим твердь1м поверхностям, и может найти применение при разработке и создании полимерных и лакокрасочных покрытий,смазок, композиционных материалов

Цель изобретения - расшярение диапазона исследуемых материалов и повышение достоверности определения адгезии.

Способ определения адгезии заключается в том, что в исследуемьш материал перед его нанесением на поверхность вводят стабильный нитро- ксильный радикал 2,25б5б-тетраметил- 4-оксипипередин-1-оксил структурной формулы

СНз СН,

40

N--0

Л cHj си..

регистрируют сигналы ЭПР,по их формуле определяют частоту вращения ) радикала в объеме материала, затем материал наносят на исследуемую поверхность, вновь регистрируют сигнсШь: ЭПР, определяют частоту зрзщел-шя -7,„ радикала в этом случае, а в качестве параметр., характеризунлцегс адгезигОд используют отношение этих частот,,/-J,, Вводить стабильный нитроксильный радикал в исследуемые материалы можно либо из раствора в растворителе, которьй совмещается с материалом (бензол,ацетон,спирт,ксилол и др.),. либо из газовой фазы путем 3-4 ч выдержки кристалла радикала и исследуемого материала в замкну.оом объеме при 340-350 Ко Молекулы стабильного радикала,имея незначительные размеры (3-10 А), легко диффундируют в объем материала и, испытьсгая соударения со стороны его молекул, , приобретают йращательную подвижность, Интенсив1тос.ть вращений зависит от частоты Соударений, что опредех;яет- ся структурой материала и подвижностью его .молекул.

КонцеHTpai.ijiH радикала должна составлять парамагнитных частиц на 1 г материала, что обусловлено чувствительностью современной аппаратуры для регистрации сигналов ЭПР (радиоспектрометров) и удобной для

0

0

0

анализа формой регистрируемых при этом сигнапов,. Для записи спектра ЭПР на современных радиоспектрометрах необходимо, чтобы в образце материала., .помещенного в резонатор прибора, находились не менее 10 парамагнитных частиц, В связи с тем, что при измерении гщгезии по предлагаемому способу в резонаторе в отдел:ьных может находиться небольшое количество материала ( г), концентрацию радикала в нем следует создавать не менее парамагнитных частиц на 1 г,. При концентрации парамагнитных частиц на 1 г молекулы радикала изолированы друг от друга и ззаимо- действуют лишь с матрицей ма териала. При кокцентрагщях больше 10 молекулы радикапа начинают взаимодействовать между собой (обменное, взакмог действие) и за счет этого в спектрах ЭПР появляются существенные искажения в виде уашрет-шя ..,

При нанесении жидкости„ 71о.т рытия5 гшенки материала на поверхность твердого тела под действием г-золекуляркого по.пя твердой новерхнос к,, в результате адгезионного взаимодействия на гра пмце в исследуемом материл.ле проке ХСД.К т пр оцес с ы с тр ук vyi) о с 6pai о- вания, KOTop.f;ie проявляются .5 ориентировании молекул, лЗ .::е;щении мо- лекулярньы колебавши ;. Чем сильнее действует молеку.лярное ноле,, чем с:ш1ьне.е: адгезконное взанг.юдействие, тем бап:ее заторможе.ны мслекулы мате- риапа.. Определяя частоту вращет-шя радякапа ..знз -тале в объеме материала, а затем в его тонком слое;, нанесенном на поверхность твердого тела, по отношению ЭТИУ: частот судят об адгезии матерр:ала к лозерхности.

Чувст зитети)Нос гь прадлагаемого .

способа опрадешенкя адгезии зависит. от I o.iiaij-iHb наносимого слоя 1--лсследуе- ного материала: чем тоньше слой,тем Бьпле чувствительность; так как Б этом случае доля материале-.. тюдверженного адгезионком у взаимодействию, по отношен.ию ко всему слою больше. Нижней границ;ь:: в толщине сло.ч способ теоретически к& имеет. В отношении верхней границы ус-х ановлйио, что

55 V

влияние молекулярного поля твердой поверхности на структуру и свойства прилегаю л х к ней с.п:оев полимеров, лсидкостей, емазо.: : и ,д, кокзт рас3

пространяться на расстояние до 25- 30 мкм. Еще до толщины в 50-60 мкм изменение частоты вращения радикала в граничном слое по отношению к частоте вращения в объеме превышает ошибку (около 1.1%) ее измерения по спектрам ЭПР. В связи с этим толщины слоя материала, наносимого на твердую поверхность, не должны превьшать 50-60 мкм.

При определении адгезии материалов предлагаемым способом необходимо добиваться, чтобы в каждой серии опытов толщины слоев материалов быпи одинаковыми и разброс их значений не превьшал +20%.

Пример. Определяют адгезию смазочных масел МС-20 и ЦИАТИМ-201 К различным полимерным подложкам. В качестве подложек выбирают пленки полиэтилена марки 20906-040 (ПЭВД), полипропилена марки ОЗП10/005 (ПП), поликапроамида ПК-4, политрифторхлор этилена (ПТФХЭ) марки, полиз тилен- терефталата (ПЭТФ), толщиной 40 - 200 мкм, шириной 5 мм, длиной 10 мм.

Стабильный нитроксильный радикал 2,2,6,6-тетраметил-4-оксипипередин- 1-ОКСШ1 растворяют в бензоле (0,1- 0,2 г радикала в 5-8 см растворителя) , затем раствор добавляют в исследуемые смазки (0,5-1 об.ч. раствора на 8-10 об.ч. смазки) и перемешивают При таком соотношении радикала, растворителя и смазки концентрация радикала в ней оказывается в пределах

15 14

10 -10 парамагнитных частиц на 1 г.

Исследуемые смазки в количестве 0,8-1 см в кварцевом капилляре диаметром 4 мм помещают в резонатор радиоспектрометра РЭ-1306, регистрируют сигналы ЯПР, по форме сигналов

Составитель С.Рыков Редактор Л.Гратилло Техред Л.Олейник .

Заказ 2119/37 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

,, ственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 .

20

26226 -

определяют частоту вращения радикала I в смазках ( ) .

Затем смазки слоем 10-12 мкм нано- . сят на поверхность выбранных полиме- 5 ров. образцы поочередно помещают в резонатор радиоспектрометра, регистрируют сигналы ЭПР и определяют частоту вращения , радикала в этом случае.

10 В качестве параметра, характери- зукщего адгезию, используют отношение найденных частот вращения радикала. Чем больше заторможен радикал в слое по отношению к объему, чем 15 больше отношение найденных частот, тем выше адгезия.

Формула изобретения

Способ определения адгезии, включающий нанесение материала на исследуемую поверхность и измерение характеристического параметра, по которому судят о величине адгезии, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых материалов и повътеыяя достоверности определения адгезии, в материал перед нанесением на поверхность вводят ста- ,„ бильный нитроксильный радикал, регистрируют сигналы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), по форме сигналов определяют частоту вращения радикала в объеме материала, затем материал наносят на исследуемую поверхность, причем толщина материала не превьш1ает 50-60 мкм, вновь регистрируют сигналы ЭПР, по ним определяют частоту вращения радикала в слое материала, а в качестве характеристического параметра используют отношение указанных частот.

25

35

40

Корректор А.Обручар

Изобретение относится к способам определения адгезии жидкостей и полимеров к неметаллическим твердым поверхностям. Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых материалов и повышение достоверности определения адгезии. С этой целью в материал перед нанесением на поверхность вводят стабильный нитроксильный радикал, измеряют сигнал ЭПР до нанесения материала на поверхность и после, а в качестве характеристического параметра используют отношение-частот вращения радикала. 1C N9 Од to KD Од