Способ определения глубины проникновения фронта реакции окисления в полимерах

 

Союз Советских

Социалистическнх

Республик

ОП ИСЛНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1ii1775668 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3aявлеио 20.10.78 (2 ) 2677034/18-25 и

D (5!)М. Кл. с присоединением заявки №

G О1 и 13/00

Государственный комитет (28) Приоритет— по делам изобретений н открытий (5Ç) УДК S43. 42 (088.8)ОпУбликовано 30.10,80. Вк1ллетень № 40

Лана оиублиноааннн оансаннн Зб.l0.80 (72) Авторы изобретения

Д. Г. Лин и А. И, Куэавкав

-г и и н, = аа (7! ) Заявитель

Гомельский государственный у н11верситет (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1ЛУБИНЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ

ФРОНТА РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ В ПОЛИМЕРАХ

Изобретение относится к технической физике, более конкретно — к методам определения газопроницаемости полимеров.

Известны способы определения пронтщаемости кислорода в полимеры, в которых количест5 во диффундирующего кислорода и глубину его проникновения регистрируют путем введения в полимер красителей, люминесценция которых тушится кислородом, по гашению свечения добавок, фосфоресцирующих в УФ-лучах, по изл менению цвета радикалов, полученных путем облучения полимера ионизирующими излучениями, используя резко выраженные парамагнитные свойства кислорода и т.д. Эти методы применимы, если в процессе диффузии кислород

15 не вступает в химическое взаимодействие с полимером. Однако чаще всего, особенно при повышенных температурах, диффундирующий кислород химически связывается полимером, то есть идет окислительный процесс. Окисление

0 начинается с поверхности полимера, постепенно распространяясь вглубь.

Наиболее близким техническим решением является способ определения глубины проникновения фронта реакц1ш окисления в полимерах, вкл10 1210щ1гй регистрад1ИО распределения продук. тов окисления по толщине образца (21, Данная методика имеет один существенный недостаток.

При окислении полимера наряду с подсоединением кислорода к макрамолекулам в большом количестве образуются низкомолекулярные продукты окисления, содержащие кислород. Поскольку окисление преимущественно локализуется B поверхностном слое, то и низкомолекулярные продукты окисления, в основном, образу10тся в этом слое. Обладая высокой диффузионной способностью эти продукты, как и кислорац, диффундируют вглубь образца. Таким образом, при окислении полимера в образце сушествует два диффузио1шых потока: латок кислорода и поток низкомалекулярных продуктов акисленияа содержащих связанный кислород.

Есчи мы будем регистрировать распределение продуктов окисления па глубине образца, та мы з данной точке образца будем одновременно регистри,>oBBTB как аклсленные макромолекулы, так и изкомалекулярныс саеципснияа

77566

8 4 проводить термообработку при температуре, превышающей температуру плавления материала образца, В этом случае процесс перераспределения низкомолекулярных продуктов окисления по толщине образца занимает несколько минут, что ускоряет проведение испытаний. Однако это условие не является обязательным„можно проводить термообработку и при более низких температурах.

Пример. Использовали пленки толщиной 1000 мкм из полиэтилена низкого давления и полипропилена. Пленки помещали на обезжиренную алюминиевую фольгу и окисляли в термошкафах. Температура и время окисления составляли: для полиэтилена — 150 С и

180 мин, для полипропилена — 180 и 90 мин.

Оценку глубины распространения фронта окисления проводили в соответствии с известным, и предлагаемым способами. В случае способапрототипа с образцов после окисления снимали срезы на различной глубине образца. Срезы анализировали на спектрофотометре HR — 20 на содержание продуктов окисления. Оценку продуктов окисления осуществляли по оптической плотности полосы поглощения 1720 см в ИКспектрах полимера, соответствующей колебаниям карбонильной группы. Глубину проникновения фронта окислительных реакций оценивали предельным расстоянием от поверхности образца, дальше которого продукты окисления не обнаруживаются.

При испытаниях согласно предлагаемому способу образцы после окисления подвергали дополнительной термообработке в отсутствие кислорода. Термообработку производили при температурах окисления, длительность термообработки составляла 60 мин. После термообработки производили анализ продуктов окисления по вышеописанной методике.

Полученные данные показали, что предлагаемый способ более точный, чем прототип, Формула изобретения

Способ определения глубины проникновения фронта реакции окисления в полимерах, включающий регистрацию распределения. продуктов окисления по толщине образца, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, после окисления образца проводят его термообработку в среде, не содержащей кислород.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рейтлингер С. А. Проницаемость полимерных материалов, М., "Химия", 1974, с. 180-185.

2. Бальтенене Я. Ю., Бальтенас Р, А. Полимерные материалы и их исслепование. Каунас, 1971, с. 11 (прототип) . в том числе низкомолекулярные соединения, % проникающие из слоев, лежащих выше рассматриваемой точки, Макромолекулы практически не диффундируют в расплаве и поэтому обнаружение окисленной молекулы в какой-то точке образца свидетельствует о том, что фронт окислительной реакции через эту точку прошел. Поэтому при последовательном анализе продуктов окисления по глубине образца наступает такой момент, когда регистрируются только низкомолекулярные продукты окисления, продиффундировавшие иэ поверхностных слоев. Это область образца, до которой фронт реакции окисл. ения еще не дошел. Разделение окисленных макромолекул и низкомолекулярных продуктов окйсления представляет черезвычайно трудную задачу,Обычно исследователи судят о глубине проникновения фронта окислигельной реакции по границе распространения продукта окисления,При такой оценке результат измерений будет завышен.

Целыа изобретения является повышейие точности измереи й.

Для этого после окисления образца прсводят его термообработку в среде, не содержащей

;кислород. 25

При термообработке происходит выравнивание концентрации низкомолекулярных соединений вследствие их диффузии в область более низкой концентрация — в глубинные слои образца. В то же время, вследствие низкой диффузионной способности окисленных макромолекул их распределение по толщине образца остается прежним, то есть фактическая граница фронта окисления не изменяется ilpH термообработке в отсутствие кислорода. Согласно пред35 лагаемому способу границу фронта окисления следует опрецелить после установления в образце равного распределения низкомолекулярных продуктов окисления. Зто обьясняется тем:, что ниже границы нахождения окисленных макро<0 молекул концентрация продуктов окисления будет постоянной (там находятся только низкомолекулярные продукты окисления), а выше этой границы концентрация продуктов окисления будет монотонно увеличиваться вследствие

45 все возрастающего вклада окисленных макромолекул. Таким образом,.выход кривой распределения продуктов окисления по толщине образца на участок насыщения характеризует глуби. е ну.распространения фронта реакции окисления.

Термообработку окисленных образцов в от50 сутствие кислорода можно проводить различны."-.и способами: в вакууме, в атмосфере инертных газов, путем блокирования поверхности образца от контакта с кислородом воздуха другими материалами (Жидкостью, металлом, стеклом и т.д.). Наиболее целесообразно

ВНИИПИ Заказ 7735 59 Ти аж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4