Способ фазового анализа волокнистых материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N23/20 

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

(К в виде пластинки толщиной

txl/fll.

Облучают пробу пучком г итгеновс- ких лучей, производя регистрацию выбранного рефлекса контролируемой фазы и измерение его интегральной интенсивности в условиях съемки на отражение (Ij,T.p). Затем производят дополнительную съемку того же самого рефлекса в условиях на просвет и измерение интегральной интенсивности (1рр). Определяют отношение интегральных интенсивностей

4 О

ю

4

СХ)

лиза ся в ием ициучей

,

/I.f

(2)

(1)

отр - (7р

И находят текстурны) множитель Т из соотношения

In Т

(l-l/nVcl-l/n)

(l-l/n) ln i (5)

(6)

In n,(3)

помощью KOTOpoi o рассчитывают приеденную интенсивность

,p.(4)

Приведенную интенсивность I, сответствующую бсстекстурному состояию, используют при определении колиественного содержания контролируеой 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

IjJTp 1

Ipp2

а при использовании эталона (1/1о)отр ,

о (-/1«)пр - где I - интенсивность эталона, снятая в аналогичных условиях.

Отклонение от условий (5) и (6)

вызывается текстурой образца тем .

в большей степени, чем меньш.е рассеяние ориентации волокон относительно плоскости образца. Особенность статистической фyнкIy и распределения ориентации (ФРО) кристаллитов для воокнистых 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

(,1-,1/п),,,,)...

In n,

где n - отношение интенсивности выбранного рефпекса, измеренной в режиме на отражение, к интенсивности того же самого рефлекса, измеренной в режиме на просвет.

Пример, Съемку образцов целлюлозы проводят на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 на СиК -излуче- нии, монохроматированном плоским гра5 фитовым монохроматором на первичном пучке, С целью сохранения геометрии параллельного пучка (при текстурных измерениях) непосредственно за образцом установлена регулируемая вер0 тикапьная щель.

Интегральные интенсивности рефлекса 002 целлюлозы измеряют в шаговом режиме в интервале углов 2 в 17-28 , После измерения вводят все необходи5 Mbie. физические поправки и производят вычитание фона. Условие (6) проверяют в этом же угловом интервале на образцах янтаря и плавленной глюкозы, заведомо не имеющих.текстуры. От0 ношение п для этих образцов равно

0,998 для янтаря и 1,004 для глюкозы.

Измерения неупорядоченного рассеяния проводят под углом 20 , равным 32°, при пятикратном наборе интен5 сивности с экспозицией 100 с,

Для проверки способа приготавливают два вида смесей, Первый вид готовят смешиванием аморфной целлюлозы и хлопковой микрокристаллической

0 целлюлозы, а второй - смешиванием аморфной целлюлозы с микрокристаллической целлюлозой (МКЦ) из лиственной промьшшенной целлюлозы как наиболее контрастной по отношению к

5 хлопковой МКЦ, Микрокристаллические целлюлозы готовят путем гидролиза целлюлозы в 2,5 N растворе соляной кислоты в течение I ч при температуре кипения раствора. Поскольку в процессе гидролиза удаляется основная часть аморфного целлюлозного и ге- мицеллюлозного 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, Прйгототенная целлю0

5

лоза характеризуется рентгеноаморф- ной картиной рассеяния рентгеновски лучей.

Компоненты смесей взвешивают на аналитических весах с точностью не

ниже О,1% и после пцательного пере- I.,

мешивания из каждой смеси прессуют

по 3 таблетки диаметром 16 мм и толщиной около 1 мм. Результаты дифрак- тометрических измерений на трех таблетках в дальнейшем усредняют,

С целью исключения влияния несовершенства эталонов на результаты анализа чистым образцам МКЦ приписывают значение степени кристалличности 100%, а образцу размолотой целлюлозы - значение степени кристалличности 0%.

Поскольку коэффициенты поглощения рентгеновских лучей для аморфной и кристаллической целлюлозы одинаковы, изменения иНтенсивностей рассеяния рентгеновских лучер при разбавлении кристаллической целлюлозы аморфной должны подчиняться закону аддитивности. Отклонение от аддитивности о выбрано в качестве главного критерия оценки точности и надежности способа фазового анализа волокнистых материалов. Отклонение от аддитивности рассчитывают по формуле

8 1в. ц-:1изм . ,QQ (7J

6ЫЧ

где I 5„ и I выц соответственно измеренные и вычисленные по аддитивному закону значения интсисив11остей 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 1%, а для смесей древесной МКЦ - 1,5%, Однако эти отклонения находятся в пределах чувствительности метода - 1,3%, По степени кристалличности отклиисния от чадлнног о значения существенг1и меньше и составляют в среднем 0,7%. Определение степени кристалличности по обеим смесям производят в одном масштчмбе. Из сопоставления приведе(ных данных следует, что при проведении РФА по предла - гаемому способу не требуется изготовление индивидуальных эталонов.

Так как текстурные измерения для фазового анализа составляют 70% общего времени анализа, то использование предлагаемого способа позволяет сократить общее время анализа более чем в 2 раза.

Формула изобретения

Способ фазового анализа волокнистых материалов, включаю11р1й изготовление пробы в виде пластинки посредством прессования, облучение пробы пучком рентгеновских лучей,

регистрацию выбранного рефлекса контролируемой фазы, измерение его интегральной интенсивности ТОТР условиях съемки на отражеш1е и определение количества фазы в материале, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, пластинку из материала с линейным коэффициентом поглощения рентгеновских лучей fu выполняют

толщиной t V , проводят по ней дополнительную съемку того же самого рефлекса в условиях на просвет, измеряют его интегральную интенсивность Inpi определяют отношение измеренных интегральных иптенсивностей ит-р/Т р , находят текстурный множитель Т из соотношения

In т .(Л- /

-In п,

рассчитывают приведенную интенсивность I рефлекса, соответствующую бестекстурному образцу, из условия I T IOT-. и используют ее для определеНия количественного содержания контролируемой фазы.

-.(). 1п7

7,92

7,247,17

6,546,48

5,305,28

4,124,19

2,632,61 2,04

+0,9 +0,9

+0,4 -1,8

+0,9

00

0,9

0,9

0,5 0,0

1,0 О

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

-0,8 +0,2 + 1,8 + 1,8 + 3,3 + 1,7

92,3 80,5 70,8 63,3 54,5 38,0 19,5

О

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.