Способ определения температуры стеклования полимеров

(51) 01 21/312 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ именно к определению температуры стеклования полимеров. Заявленным способом предусматривается облучение образца полимера УФ-светом и измерение термостимулированной люминесценции (ТСЛ) в режиме равномерного нагрева. В аррениусовых(103/Т) координатах кривая ТСЛ спрямляется,отсекая на оси абцисс обратную температуру стеклования полимера. Реализация предлагаемого изобретения позволит вооружить технологов простым, экспрессным, недорогим, и в тоже время точным, методом контроля технологии получения полимерных материалов с требуемыми свойствами.(72) Юров Виктор Михайлович Садык Бейбит(73) Республиканское государственное казенное предприятие Карагандинский государственный университет им. академика Е.А. Букетова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ(57) Изобретение относится к определению теплофизических характеристик полимеров, а 20595 Способ определения температуры стеклования полимеров относится к методам определения теплофизических характеристик полимеров. Температура стеклования полимера относится к его важнейшим характеристикам и определяет его качество и возможность его использования в технических приложениях. Предполагаемое изобретение может быть использовано в производстве полимерных материалов для экспресс-контроля качества конечного продукта, а также для управления технологическим процессом синтеза полимеров. Известны способы определения температуры стеклования полимеров рентгеноструктурным методом, термогравиметрии, дилатометрии и ряда других (см. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике.-М. Мир, 1985, т.,-608 с. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Основные положения. Экспериментальная техника и методы.-М. Наука, 1985.-375 с). Однако эти методы требуют сложного и дорогостоящего оборудования и не могут быть использованы в технологическом цикле. Время анализа составляет несколько часов. Аналогом изобретения является Способ определения температуры стеклования полимерной,в частности фоторезистивной пленки (Заявка 2000115401/28 от 14.06.2000 дата публикации заявки 27.04.2002 Автор Чуриков А.А.). Сущность известного способа заключается в измерении температурной зависимости показателя преломления полимера, которая описывается линейной функцией. Линия температурной зависимости показателя преломления полимера пересекает ось температур в точке, соответствующей температуре стеклования полимера. Недостатками аналога изобретения являются 1. Определение температуры стеклования только оптически прозрачных полимеров, что значительно сужает число исследуемых технически важных материалов. 2. Для измерения показателя преломления оптически прозрачного полимера необходима предварительная подготовка исследуемого образца получение плоскопараллельных граней, что достигается путем шлифования, затем полирования образца. Это существенно увеличивает время процесса определения температуры стеклования полимера и, как следствие, время определения качества конечного продукта полимеризации. 3. Слабая чувствительность показателя преломления к содержанию небольших количеств примеси, которые, однако, могут резко влиять на величину температуры стеклования полимера. Для определения температуры стеклования прозрачных и непрозрачных полимеров в технологическом цикле их производства, в условиях цеха, производственного участка или лаборатории,без предварительной обработки исследуемого образца, нами предлагается определение температуры стеклования полимера методом термостимулированнои люминесценции (ТСЛ). 2 Сущность изобретения заключается в измерении температурной зависимости интенсивности люминесценции предварительно облученного УФ-светом образца полимера и в построении зависимости логарифма интенсивности люминесценции от обратной температуры. Эта зависимость выражается линейной функцией, график которой пересекает ось обратной температуры в точке, соответствующей обратной температуре стеклования, обратная величина которой дает значение температуры стеклования полимера. Техническим результатом изобретения является экспресс-метод определения температуры стеклования предварительно облученного УФ-светом образца полимера методом термостимулированнои люминесценции (ТСЛ) и, как следствие, определение качества полимера - наличие нежелательных посторонних примесей, дефектов структуры за счет высокой чувствительности метода ТСЛ к наличию примесей и дефектов. Пример реализации изобретения Схема измерения ТСЛ показана на фиг.1. Фиг. 1 Схема измерения ТСЛ полимера. 1. Полимер 1, находящийся на металлическом держателе образца 2 со спиралью нагревателя 3,облучают УФ-светом от источника 4 (ртутная лампа любого типа) в течении 5-10 минут. 2. Отключают источник света 4. 3. От источника тока (мощностью 30 Вт) подают напряжение на спираль 3, которая нагревает через держатель 2 образец полимера 1. 4. Температуру образца полимера, толщиной 1 мм и диаметром 10 мм, измеряют термопарой 6(хромель-алюмелеевой или другой). 5. Люминесценцию полимера регистрируют фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 7 или фотоэлементом, чувствительным к видимой области спектра. Питание ФЭУ осуществляется стабилизированным источником тока 8 согласно техническому паспорту ФЭУ. 6. Сигнал с ФЭУ 7 поступает на вход стандартного усилителя постоянного тока 9. 7. Сигналы с выхода усилителя постоянного тока 9 и с термопары 6 поступают на вход двухкоординатного самописца (или двухлучевого осциллографа, или монитора компьютера) 10. 8. Полученные на самописце (или двухлучевого осциллографа, или монитора компьютера) 10 кривые ТСЛ строят в координатах 103/Т, гдесигнал с выхода усилителя постоянного тока 9, Т сигнал с термопары 6. 9. Полученная в этих координатах прямая пересекает ось обратной температуры в точке 103/Тс, где Тс - температура стеклования полимера. На Фиг. 2 приведена интегральная кривая ТСЛ эпоксиполимера, полученного при различных температурах отверждения 1 - 100 С, 2-140 С, 3200 С. Соответствующие кривые в аррениусовых координатах (103/Т) пересекают ось абсцисс в точках с температурами ТС 1, ТС 2, ТС 3, значения которых представлены в таблице. Здесь же приведены результаты термического анализа. температурах отверждения (1 - 100 С, 2-140 С,3-200 С) Таблица Температура стеклования эпоксиполимера Образец Неокрашенный эпоксиполимер Окрашенный родамином 6 Ж эпоксиполимер На Фиг.3 приведена интегральная кривая ТСЛ эпоксиполимера, окрашенного родамином 6 Ж с различной концентрацией. Фиг.3. ТСЛ окрашенного эпоксиполимера Приведенные данные показывают 1) значения Тс, полученные методом ТСЛ,хорошо согласуются с термогравиметрическими измерениями, что позволяет использовать его наряду с традиционными методами определения Тс 2) Тс полимера, полученного при различных режимах отверждения,значительно различаются (в нашем случае почти на 50 К), что позволяет использовать метод ТСЛ как экспресс-метод при отработке технологии получения полимера 3) Тс полимера уменьшается при введении в его основу молекул красителя (почти на 70 К в нашем случае) и продолжает уменьшаться с увеличением концентрации последних, что позволяет исполь зовать метод ТСЛ как экспресс-метод при отработке технологии получения, окрашенных органическими красителями, полимеров. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ определения температуры стеклования полимера, включающий измерение температурной зависимости характерного параметра полимера и определение по графику этой зависимости температуры стеклования, отличающийся тем, что в качестве характерного параметра полимера выбирают интенсивность термостимулированной люминисценции полимера,предварительно облученного УФ-светом, и по результатам измерений получают в аррениусовых координатах прямую, точка пересечения которой оси абсцисс,соответствует обратной температуре стеклования полимера.