Способ измерения температур и энергий активации молекулярных переходов в полимерах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()928207 ф»

/ —. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 230580 (21) 2930802/18-25 ($g) + Кп 3

G 01 N 23/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 621.388 (088. 8) Опубликовано 150582. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 15.05.82

И.В.Кулешов, Г.М.Бартенев, М.М,Калнинь и Я.Я.Авотиньш (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени Институт управления им. Серго Орджоникидзе и Рижский политехнический институт (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР И ЭНЕРГИЯ

АКТИВАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПЕРЕХОДОВ

1 В ПОЛИМЕ PA X 2

Изобретение относится к экспериментальной технике и может быть использовано при исследовании строения сверхтонких (100 A и менее) слоев полимера, находящихся на раэ— личных подложках (в том числе металлах), 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 механичеоких потерь (tg о ). Измеряя tg 8 при различных температурах, получают зависимость

tg g от температуры, по которой определяют 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 образце различный акустический путь, и определении коэффициента поглощения в зависимости от температуры.

По полученному спектру определяете.» температура и энергия активации молекулярного перехода (2) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения температур и энергий активаций молекулярных переходов полимеров, включающий охлаждение образца до -196 С, облучение ионизирующим излучением при этой температуре, плавное нагревание с одновременной регистрацией спектра радиотермолюминесценции (PTJI) (3) .

Недостаток известного способа заключается в том, что предельная толщина образцов, у которых возможна регистрация выхода РТЛ, состав» ляет 100 000 A. Поэтому этот способ непригоден для исследования полимеров толщиной порядка 100 A.

Цель изобретения — уменьшение

30 толщины изучаемого объекта и,тем

928207

Формула изобретения самым расширение круга изучаемых объектов .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения температур и энергий активации молекулярных переходов полимеров, включающему охлаждение образца до

-196 С, облучение ионизируюшим излучением при этой температуре, плав. ное нагревание с одновременной регистрацией спектра радиотермолюминесценции, перед охлаждением их вакуумируют до давления не выше

-Ч

10 мм рт.ст., 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 том 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-за изменения характера распределения напряжений в адгезионном. соединении.

Образцы металлической фольги со слоем полимера в виде дисков вакуумируют при давлении не выше 10 мм рт ° ст., охлаждают до температуры жидкого азота и облучают под ваку» ьо умом ) -квантами источника Со (доза 1 .Мрад) . Затем образцы помешают в, термолюминограф и, нагревая со скоростью в поепелах 1.5

18"C/мин, регистрируют спектр радиотермолюминесценции (РТЛ), отмечая температурное положение релаксационных максимумов (Т, ) .

На фиг.1 показаны спектры радиотермолюминесценции сверхтонкого слоя полиэтилена (толщиной - 400 А) на с али, полученные 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 2 мм рт ° ст. (кривая 3); на фиг.2 — спектры радиотермолюминесценции сверхтонкого слоя полиэтилена (толщиной 400 А) на стали, полученные 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 P = 10 мм рт. ст.

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

RT max

P / т — Т где R †. газовая постоянная

Т - температура высокотемперарутной стороны максимума, 10 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 A) чем по известному способу.

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

Изобретение позволяет получить количественную информацию релакса25 ционных и структурных характеристик сверхтонких слоев полимеров на металлической подложке, что, в свою очередь, позволяет целенаправленно влиять на процесс получения адге3() эионных соединений в металлопластах.

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

4р этой температуре, плавное нагревание с одновременной регистрацией спектра радиотермолюминесценции, отличающийся тем, что, с целью расширения круга изучаемых объектов, перед охлаждением их вакуумируют до давления не выше

10 " мм рт. ст., облучают в вакууме, а последующий нагрев осуществляют со скоростью 1,5 — 18 C/ìèí.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 282724, кл. 6- 01 > 23/00, 1970.

2. Перепечко И.И. Акустические

-методы исследования полимеров. М., Химия, 1973, с. 70.

3. Бубен Н.Я. и др. Исследование совмещенных систем на основе элас.,томеров методом радиотермолюминес енции. — Высокомолекулярные сое60 динения, 1967, т, (A) 1X, Р 10, с. 2275.