Способ измерения температур и энергий активации молекулярных переходов в полимерах Советский патент 1982 года по МПК G01N23/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР И ЭНЕРГИЙ

АКТИВАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПЕРЕХОДОВ В ПОЛИМЕРАХ2

ИзоЬретение относится к экспериментальной технике и может быть использовано при исследовании строения сверхтонких (100 Аи менее) слоев полимера, находящихся на различных подложках ( в том числе металла.х) , позволяя изучать явление адгезии, характер разрушения адгезионных соединений, влияние силового поля подложки на структуру полимеров .

Известен способ измерения температур и энергий активации молекулярных переходов в полимерах, включающий измерение амплитуды колебаний свободного конца полимерного образца, выполненного в виде стержня, .при изменении частоты вынуждающей .силы-, приложенной к другому закрепленному концу полимерного стержня. Резонайсная частота и ширина резонансной кривой позволяет определить тангенс угла механических потерь (tgtP). Измеряя tg 8 при различных температурах, получают зависимость tgiPoT температуры, по которой бпределяют температуры и энергии активации молекулярных переходов 1 .

Известен также способ измерения . температур и энергий активаций молекулярных переходов, основанный на импульсном методе измерения коэффициента поглощения ультразвука,сущность , которого состоит в сравнении амплитуд импульсов, прошедших в полимерном рбразце различный акустический путь, и определении коэффициента поглощения в зависимости от температуры. По полученному спектру определяетс,,«г

10 температура и энергия активации молекулярного перехода 2.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения температур и энергий активаций молекулярных

15 переходов полимеров, включающий охлаждение образца до , обл1учение ионизирующим излучением-при этой температуре, плавное нагрева-, ние с одновременной регистрацией

20 спектра радиотермолюминесцеиции (РТЛ) 3.

Недостаток известного способа заключается в том, что предельная толщина образцов, у которых возможна регистрация выхода РТЛ, составляет 100 000 А. Поэтому этот способ непригоден для исследования поли- меров толщиной по-рядка 100 А.

Цель изобретения - уменьшение 30 толщины изучаемого объекта И;Тем.

caMiiiM расширение круга изучаемых объектов.

Поставленная цель достигается тем, что соглас({о способу измерения температур и энергий активации молекулярных переходов полимеров, включающему охлаждение образца до -19бС, облучение ионизирующим излучением при этой температуре, плавное нагревание с одновре1менноП регистрацией спектра радиотермолюминесценции, перед охлаждением их вакуумируют до давления не вышеЮ мм PI . от . , облучают в вакууме, а последующий нагрев осуществляют со скоростью 1,5 - 18 с/мин.

Сущность способа состоит в следующем .

Приготавливают образцы в виде различной эффективной толщины слоев полиэтилена на подложке путем механического разрушения адгезионных соединений, полученных в одном и то же режиме контактирования.

Различная толщина слоя достигается расслаиванием этих адгезионных соединений при различной температуре, что обеспечивает локализацию фронта разрушения на различном расстоянии от поверхности раздела из-з изменения характера распределения напряжений в адгезионном, соединении

Образцы металлической фольги со слоем полимера в виде дисков вакуумруют при давлении не выше 10 мм рт. ст., охлаждают до температуры жидкого азота и облучают под вакуумом у -квантами источника Со (доза 1 .ГЛрад) . Затем образцы помещают термрлюминограф и, нагревая со скоростью в поелела 1,5 18 с/мин, регистрируют спектр радиотермолюминесценции (РТЛ), отмечая температурное положение релаксационных максимумов (Tt).

На фиг.1 показаны спектры радиотермолюминесценции сверхтонкого сло полиэтилена (толщиной f 400 А) на стали, полу1енные при скорости нагревания 10 град/мин, подвергнутого перед облучением вакуумированию при давлении: 10 мм рт. ст, , (кривая 1) ; 10 мм рт. ст. (кривая 2) ; 10 мм рт. ст. (кривая 3); на фиг.2 - спектры радиотермолюминесценции сверхтонкого,слоя полиэтилена (толщиной 400 А) на стали, получ.енные при скоростях нагрева: 20 град/мин (кривая 4); 18 град/мин (кривая 5); 10 град/мин (кривая 6); 1,5 град/мин (кривая 7); 1 град/мин (кривая 8), вакуумирование перед облучением производится во всех случаях при Р 10

мм рт. ст .

Энергию активации релаксационного перехода (Ер) находят по форме максимума РТЛ из соотношения

КТтд.

gp - --;

т f гпа

где R - газовая постоянная;

Т - температура высокотемперарутной стороны максимума, где интенсивность люминесценции падает вдвое.

Технико-экономический эффект способа заключается в расширении . пределов измерения релаксационных характеристик образцов с толщиной на 3„,порядка величины меньше (до 100 А), чем по известному способу.

Это позволяет изучать релаксационные свойства адгезионных соединений в непосредственной близости к металлической подложке, а также бопее тонко дифференцировать измерение свойств в адгезионном слое .

Изобретение позволяет получить количественную.информацию релаксационных и структурных характеристик сверхтонких, слоев полимеров на металлической подложке, что, в свою очередь, позволяет целенаправленно влиять на процесс получения адгезионных соединений в металлопластах.

Формула изобретения

Способ измерения температур и энергий активации молекулярных переходов в полимерах, включающий охлаждение образца до -196°С, облучение ионизирующим излучением при .

0 этой температуре, плавное нагревание с одновременной регистрацией спектра радиотермолюминесценции, отличающийся тем, что, с целью расширения круга изучаемых

5 объектов, перед охлаждением их вакуумируют до давления не выше Ю мм рт. ст., облучают в вакууме, а последующий нагрев осуществляют со скоростью 1,5 - 18 с/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 282724, кл. С- 01 N 23/00, 1970.

2.Перепечко И.И, Акустические методы исследования полимеров. Ni. ,

5 Химия, 1973, с. 70.

3.Бубен Н.Я. и др. Исследование совмещенных систем на основе элас,томеров методом радиотермолюминесЧ енции. - Высокомолекулярные соеОдинения, 1967, т, (А) IX, № 10, с. 2275.