Способ оценки степени разветвленности полимеров

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ РАЗВЕТВ1ЕННОСТИ ПОЛИМЕРОВ с использованием реологических измерений, о тлич ающий ся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени испытания, снимают кривую течения полимера с известной полидисперсностью при напряжениях 310 МПа и температурах на 100 - 200С вьппе температуры стеклования, определяют индекс неньютоновского течения, а о степени разветвленности полимера судят по отклонению найденного индекса неньютоновского течения от градуировочного графика зависимости индекса i неньютоновского течения от полидисперсности , полученного для линей (Л ных полимеров. а 00 00 оз

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4,5

/у

p-f 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3712985/24-25 (22) 19. 03. 84 (46) 23.07. 85. Бюл. ¹ 27 (72) М.С. Луцкий и В.П.Протасов (53) 532. 137 (088. 8) (56) 1. Цветков В. Н. и др. Структура

11 макромолекул в растворах. M., Наука", 1964, с. 719.

2. Поддубный. И. Я., Гречановский В. А. Влияние разветвленности на характер зависимости гидродинамических параметров макромолекул . от молекулярного веса. — "Высокомолекулярные соединения", 1964, т. 6, № 1, с. 64 <прототип). (54) (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ РАЗВЕТВЛЕННОСТИ ПОЛИМЕРОВ с использо„„SU„„3 168823 ванием реологических измерений, о тлич ающий ся тем, что, с целью упрощения способа и сокраще— ния времени испытания, снимают кривую течения полимера с известной полидиспе рсно стью прй напряжениях

1 1 0 — 3 -1 0 " MIIa и температурах на 100 — 200 С выше температуры стеклования, определяют индекс неньютоновского течения, а о степени разветвленности полимера судят по отклонению найденного Индекса не— ньютоновского течения от градуировочного графика зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности, полученного для линейных полимеров.

1168823

Изобретение относится к исследованию молекулярных характеристик по— лимеров, в частности к определению степени разветвленности их макромолекул. 5

Известен способ определения раз— ветвленности полимеров, связанный с измерением оптических (светорассеяния или двойного лучепреломления) параметров полимеров в растворах (1 f. o

Недостатком способа является необходимость растворения полимеров и связанные с этим неудобства в работее, а также не обходимо сть использования специального оборудования. 15

Наиболее близким к изобретению является способ определения разветвленности полимеров с исдользованием реологических измерений.

Согласно этому способу, готовят 20 разбавленный раствор испытуемого полимера в подходящем растворителе, помещают его в прозрачную кювету в поле ускорения, создаваемого ультрацентрифугой, и регистрируют ско- 25 рость седиментации с помощью специльных датчиков (2 ).

Недостатком известного способа является сложность и длительность проце сса, обусловленные необходи-, 30 мостью выбора подходяще го растворителя, длительностью набухания и растворения полимера в растворителе, очистки раствора от посторонних включений путем фильтрации раствора, 35 установления точной концентрации раствора. Необходимость проведения указанных операций делает способ достаточно трудоемким и сложным. Кроме того, этот способ требует исполь- 40 зования дорогостоящих ультрацентри-. фуг °

Цель изобретения — упрощение способа и сокращение времени испытания. 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки степени разветвленности полимеров, включающему реологические измерения, снимают кривую течения полимера 50 с известной полидисперсностью при напряжениях 1 10 — 3 -10 1 МПа и температурах на 100-200 С выше температуры стекловарения, определяют индекс неньютоновского течения, а о 55 степени разветвленности полимера судят по отклонению найденного индекса неньютоновского течения от градуировочного графика зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности, полученного для линейных полимеров.

На фиг. 1 изображена кривая течения каучука; на фиг. 2 — график зависимости индекса неньютоновского те че н ия о т полидиспе р сно сти, полученного для линейных полимеров.

Индекс неньютоновского течения линейного полимера или его аномалия вязкости определяется полидисперсностью полимера. Это обстоятельство позволяет по индексу неньютонов ского течения линейных полимеров определять их полидиспе рсность.

В случае разветвленных полимеров с той же степенью полидисперсности, что и линейных полимеров, ьп декс неньютонов ского течения оказыв ае тся большим и в тем большей степени, чем выше степень их разветвленности.

Поэтому, сравнивая индексы неньютонов ско го течения линейных и р азветвленных полимеров с одинаковой степенью полидисперсности, можно оценить степень разветвленности последних.

Для этого строят градуировочный график зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности для линейных полимеров и наносят на него точку, соответствующую данным для разветвленного полимера (индекс неньютоновского течения нахо-. дят из кривой течения, а полидисперсность — любым другим способом, например, из данных по хромато графии). По отклонению полученной точки для разветвленного полимера от гра— дуировочного графика, полученного для линейных полимеров, оценивают степень разветвленности испытуемого полимера.

Пример. Производят оценку степени разветвленности каучука

СКДЛР. Данный полимер получают из линейного полимера СКДЛ путем специального создания в нем разветвленности для улучшения технологических свойств, в частности, для уменьшения хладо те куче с ти.

Для оценки степени разветвленности полимер подвергают испытанию на капиллярном вискозиметре постоянных давлений в диапазоне напряжений

1 ° 10 — 3 -10 ИПа и температуре

298 С.

11 68823

Составитель В. Вощанкин

Редактор Ан. Шандор Техред С.Мигунова Корректор Г1. Розман

Заказ 4607/36 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

По результатам испытания строят кривую течения каучука (фиг. 1) и из наклона кривой определяют его индекс неньютонов ско го течения, ко то рый о казыв ае тся равным 3, О.

Далее используют график зависимости индекса неньютонов ского течения от полидисперсности, получен— ного для линейных полимеров данного типа (фиг. 2). На этот график наносят точку, соответствующую данным испытуемого полимера (индекс неньютоновского течения п=3,0 и полидисперсность 2,4, определенную ранее) .

Полученная точка на фиг. 2 обозначена буквой А.

По отношению ординаты данной точки АС=З,О к ординате точки, лежащей на кривой и соответствующей линейному полимеру ВС=2,25, оценивают степень разветвленности полимера:

АС/ВС=З,О/2,25=1,3.

Выбранные диапазоны напряжений сдвига и температур обусловлены следующими причинами.

При малых напряжениях сдвига (меньше 1 -10 МПа) полимеры обладают очень высокой вязкостью и поэтому времена их истечения через капил— ляр становятся очень большими, что неоправданно затягивает время опыта. Г!ри напряжениях, приближающихся к 3 10 "МПа, наблюдается явление

"срыва" потока полимера со стенок капилляра и, тем самым, прекращается ламинарное течение.

При температуре опыта, удаленной от температуры стеклования меньше, чем на 100 С, происходит нарушение корреляции между индексом неньютоновского течения и полидисперсностью, вследствие изменения механизма течения и, поэтому, невозможно пользоваться градуированным графиком. Верхний предел температуры обусловлен возможной термоокислительной деструкцией полимеров и, 20 вследствие этого, изменением их молекулярных характеристик.

Преимуще ством предлагаемого способа является быстрота выполнения

2 (0,5-1,5 ч), исключение необходимости использования растворов и дорого-, стояще го оборудования. Кроме того, отпадает необходимость в высококвалифицированных операторах.