Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Полярность макромолекул также су- рИс. 7.3. Термомеханическая
щественно влияет на температуру теку- кривая полидисперсных почести полимера. Взаимодействие между лидеров, полярными цепями сильнее, чем между неполярными, и вязкость полярных полимеров выше, чем неполярных. Поэтому, для того чтобы вызвать перемещение цепей как единого целого, полярный полимер необходимо нагреть до более высокой температуры, так как он обладает более высокой температурой текучести.
7.5. Определение температур физических переходов в полимерах
Определение температур физических переходов в полимерах возможно, например, с помощью термомеханического метода. Этот же метод может использоваться для быстрого определения таких важных характеристик полимерных материалов, как температуры стеклования, кристаллизации, начала химического разложения.
Пользуясь термомеханическим методом, можно провести сравнительные оценки молекулярной массы полимера без его растворения. Термомеханический метод позволяет выяснить способность полимера к структурированию, определить температуры начала образования поперечных связей и полного отверждения. По деформации полимера при постоянной температуре, измеряемой через равные промежутки времени, можно судить о скорости образования поперечных связей. Все эти характеристики очень важны для оценки технологических свойств полимеров.
При помощи термомеханического метода можно исследовать влияние различных веществ на отверждение полимеров; изучать влияние пластификаторов, наполнителей и других ингредиентов на технологические свойства полимерных материалов.
Температуры физических переходов в полимерах могут быть определены также методом дифференциально-термического анализа.
7.5.1. Снятие термомеханических кривых
Для снятия термомеханических кривых (TMK) рекомендуют использовать приборы типа ПТП-1 и весы Каргина.
Ниже описывается применение установки типа ТМК-ПТА, представляющей собой прибор настенного типа, предназначенный
для автоматической записи термомеханических кривых полимеров,, приготовленных для испытания в виде таблеток, при различных постоянных нагрузках — от 0,5 до 200 г/мм в интервале температур от —50 до +3000C, на воздухе.
Запись TMK ведется на двухко-ординатном приборе, собранном на основе электронного самописца ЭПП-09. На горизонтальной шкале самописца записывается температура исследуемого образца (шкала "градуирована по температуре). Деформация фиксируется на движущейся диаграммной ленте. Исследуемый образец устанавливается в специальной матрице. Пуансон своим нижним концом ставится на образец (верхний конец соединен с сердечником индукционного датчика). При нагревании образца пуансон под действием груза деформирует образец, при этом он совместно с сердечником датчика опускается вниз. Изменение положения сердечника создает э.д.с. на выходе датчика, пропорциональную деформации, которая подается на вход потенциометра ПСР-1-01.
Температура
Рис. 7.4. Термомеханическая кривая поливииилхлорида, стабилизированного стеаратом кальция (ГС = 80°С, ГТ = 180°С).
Деформация образца измеряется в широком интервале температур. Образец равномерно нагревается, что фиксируется движением пера, и на диаграммной бумаге записывается кривая зависимости деформации от температуры. Нагревание образца с постоянной скоростью осуществляется прибором для регулирования температуры термоблока. Время цикла, а также время нагружения в
Рис. 7.5. Термомеханическая кривая эпоксидной смолы, отвержден-ной полиэтиленполиамином (ГС=96°С, 71=245°С).
цикле устанавливаются при помощи многокомандного прибора типа МКП (см. инструкцию по эксплуатации прибора).
Типичные TMK для термопластичных и термореактивных полимеров приведены на рис. 7.4 и 7.5.
Работа 40. Снятие термомеханических кривых полимеров и определение температур стеклования и текучести
Цель работы. Определение температур физических переходов полимера. \
\
Образцы и оборудование
Вырубной нож Установка для снятия термомеха-
Приготовление образцов. Для испытания приготавливают цилиндрические образцы диаметром 5—6 мм, толщиной 2—3 мм. Образцы должны быть очищены от заусениц, их плоскости должны быть строго параллельны. При испытании пленочных материалов для получения образца заданной толщины применяют набор соответствующих пакетов образцов. Для получения воспроизводимых результатов при испытании -различных образцов из одного и того же материала необходимо изготавливать образцы одинаковых размеров.
Методика работы. Образец исследуемого полимера помещают в матрицу держателя образца 2 (рис. 7.6) и опускают пуансон. Термоблок 1 поднимают и закрепляют на определенном уровне. Pe-
Температура , 0C
Вентилятор для охлаждения печи Образец полимера (по заданию)
гулирующий диск потенциометра (прибора регулирования температуры термоблока 10) устанавливают на начальную температуру опыта, зависящую от типа испытуемого образца. Проверяют правильность заправки бумаги в цвухкоординатный самопишущий прибор 5.
Установку включают в сеть-Поворотом ручек тумблера включают самопишущий прибор и обогрев. Скорость нагрева 3°С/мин. Запись TMK для термопластов производят до температуры 200—220 °С, для реакто-пластов —до 250—300 °С. По достижении конечной температуры включают обогрев, самопишущий прибор и установку отключают от сети. Термоблок опускают, поднимают пуансон, таблетку полимера снимают, пуансон очищают от остатков полиме-оа. Печь охлаждают с помощью вентилятора.
