Способ определения степени сшивки молекул полимера Советский патент 1980 года по МПК G01N33/44 G01N9/24 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СШИВКИ МОЛЕКУЛ ПОЛИМЕРА

Изобретение относится к полимерной химии, а именно к области разработкиметодов неразрушающего контроля материалов. В частности, оно может быть использовано для определения.степени сшивания молекул полимера в результате термообработки и радиационного облучени Известен способ определения ст пени сшивания молекул полимерного материала, заключающийся в растворении сшитого полимера и отделени низкомолекулярной фракции (золя) от высокомолекулярной фракции со сшивками (геля) . Наиболее близким к данному является известный способ определени степени сшивки молекул полимера путем сравнения характеристическог параметра - интенсивности фотолюминесценции - исследуемого и эталонного образцов 2. Образец подвергают воздействию фиксированного количества и регистрируют изменение интенсивнос фотолюминесценции после охлаждения Однако известный способ определ степени сшивки молекул полимера не возможен в том случае, если возбуж денное состояние молекул полимера способно к быстрому внутреннему перераспределению энергии возбуждения по собственным колебаниям. Среди полимеров таким свойством обладают все карбодепные (полиизобутилен и др.-) и некоторые гетероцепные полимеры, не содержащие в макромолекулах полиароматических или линейных сопряженных структур (полиамиды, целлюлоза, поливинилфурфураль). Целью изобретения является обеспечение возможности определения степени сшивки карбоцепных и гетероцепных полимеров, не содержащих полиароматических и линейных сопряженных структур. Эта цель достигается тем, что в полимерную матрицу вводят стабильный азотнокислый радикал и в качестве характеристического параметра используют молекулярную подвижность, определяемую по спектрам электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) стабильного азотокисного радикала. Возможность осуществления способа основывается на следующих физических предпосылках: молекулярная подвижность полимера определяет Вс1жные (физические и физико-химические свойс ва конденсированной фазы и может быть определена по подрижности стабильных радикалов, введенных в полимерную матрицу; стабильный радикал, введенный в полимерную матрицу, является дефектом и препятствует образованию кристаллической решетки в том месте, где он находится. При увеличении плотности полимера умень шается интенсивность сегментальных движений аморфной фазы; это проявляется в увеличении времени корреля ии вращения с стабильного азотФкисного радикала. Время корреляции вращения - определяющий параметр вращательного трения, является важной характеристикой динамических свойств среды, оно фактически несет информацию о структуре и локал ных движениях в матрице, в которой этот радикал находится. Изменение тг, пропорционально изменению плотности полимера, а так как стабильный радикал чувствуе:: природу полимера, то изменение его цпотности коррелирует с процессами структурирования и сшивки. i Эталонные образцы получают путем термообработки или облучения их определенной дозой -излучения. После чего находят корреляцию между

Время корреляции вращения (.) ,

9,5бТ10,5бЛ 12

Плотность, (9),г/см 0,910 0,915 0,922 0,93 Степень сшивки (р) О 1,6 2,5 3,4

Доза излучения, Мрад

П р и м е р 2. Образцы из поливинилфурфураля (ПВФ) , подвергают термообработке при Т .-. 180°С. Затем

Параметры образцов

Плотность (р) , Степень си1ивки (с )

молекулярная подвижность (t ) , мин

1

13,64

56

0,938 4,4

16,4

10

определяют степень сшивки, плотность и молекулярную подвижность. Результаты приведены в табл. 2.

120

90

60 плотностью 5 I времененем коррелядии вращения Т-, и степенью сшивки (Чолекул полимера с , Найдя корреляцию между указанными параметрами эталонных образцов, в дальнейшем можно определить степень сшивки полимера, измеряя время корреляции вращения стабильного азотокисного радикала, введенного в этот материал. Пример. Эталонные образцы полиэтилена высокого давления (ПЭВД) получают, подвергая их направленному облучению на установке РХМ- у-20 с интенсивностью излучения 30 рад/с. Степень сшивания в них определяют известным методом. Затем диффузией из паров при Т в образцы вводят стабильный азотокисный радикалИ ПО спектрам ЭПР, полученным на радиоспектрометре РЭ-1301 находят его время корреляции. Плотность образцов определяют методом гидростатического взвешивания. Полученные результаты сведены в табл. 1. Таблица 1 Таким образом, использование способа определения степени сшивания молекул полимерного материала обеспечивает по сравнению с изйестны способом следующие преимуществ а., исключает воздействие вредных для орга низма человека растворителей; расширяет диапазон исследуемых материалов позволяет автоматизировать обработку результатов эксперимента. . Формула изобретения Способ определения степени сшивки молекул полимера путем сравнения характеристического параметра исследуемого и эталонного образцов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения степени сшивки карбоцепных и гетероцедных полимеров, не содержащих полиароматических и линейных сопряженных структур, в полимерную матрицу вводят стабильный азотокисный радикал и в качестве характеристического параметра используют молекулярную подвижность, определяемую по спектрам электронного парамагнитного резонанса стабильногоазотокисного радикала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хенли Э. и Джонсон Э. Радиационная химия.М., Иностранная литература, 1974, с. 376. 2.Авторское свидетельство СССР 396599, кл. G 01 N 21/16, 1973 (прототип).