RU2064678C1 - Process of determination of degree of crystallinity of materials - Google Patents

Process of determination of degree of crystallinity of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2064678C1
RU2064678C1 SU4808391A RU2064678C1 RU 2064678 C1 RU2064678 C1 RU 2064678C1 SU 4808391 A SU4808391 A SU 4808391A RU 2064678 C1 RU2064678 C1 RU 2064678C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
crystallinity
degree
thermal expansion
materials
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
К.И. Лобачев
В.С. Баталов
Original Assignee
Специальное конструкторско-технологическое бюро световых и светосигнальных приборов акционерного общества "Электролуч"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Специальное конструкторско-технологическое бюро световых и светосигнальных приборов акционерного общества "Электролуч" filed Critical Специальное конструкторско-технологическое бюро световых и светосигнальных приборов акционерного общества "Электролуч"
Priority to SU4808391 priority Critical patent/RU2064678C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2064678C1 publication Critical patent/RU2064678C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: study of physical and structural properties of composite materials, polymers and alloys. SUBSTANCE: invention may find use for determination of structure of glass-like and composite polymer materials. Process includes heating of sample to form crystalline phase. During heating rate of thermal expansion of sample is measured with maximum and minimum values of temperature within temperature interval corresponding to formation of crystalline phase. Degree of crystallinity is determined from relation of specified rates of thermal expansion of sample. EFFECT: enhanced authenticity of process. 2 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию физических и структурных свойств композиционных материалов полимеров и сплавов и может быть использовано для определения структуры стеклообразных и композиционных полимерных материалов. The invention relates to the study of the physical and structural properties of composite materials of polymers and alloys and can be used to determine the structure of glassy and composite polymer materials.

Изобретение предназначено для определения степени кристалличности полимерных материалов неразрушающим методом. The invention is intended to determine the degree of crystallinity of polymeric materials by non-destructive method.

Известен способ определения степени отверждения материалов экстракцией, основанный на определении массы неотвержденной смолы, растворившейся в ацетоне при экстрагировании в приборе Сокслета. A known method for determining the degree of curing of materials by extraction, based on the determination of the mass of uncured resin, dissolved in acetone during extraction in a Soxhlet device.

Недостаток известного способа [1] состоит в том, что используется разрушающий метод контроля, продолжительность которого достигает 10 час. The disadvantage of this method [1] is that it uses a destructive control method, the duration of which reaches 10 hours.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является cпособ динамической калориметрии [2] состоящий в измерении теплового потока (путем регистрации температурного перепада во многих точках образца) при предположении, что весь испытуемый образец, первоначально незакристаллизованный, принял вид кристаллической структуры по всему объему. Closest to the proposed technical solution is a method of dynamic calorimetry [2] consisting in measuring the heat flux (by recording the temperature difference at many points of the sample) under the assumption that the entire test sample, initially uncrystallized, took the form of a crystalline structure throughout the volume.

Недостаток известного способа заключается в:
1) длительности измерительного процесса и процесса расшифровки данных;
2) низкой точности способа прототипа, достигающей значения более 10%
3) сложности аппаратурного (калориметрического по природе) оформления.
The disadvantage of this method is:
1) the duration of the measurement process and the process of decryption of data;
2) low accuracy of the prototype method, reaching a value of more than 10%
3) the complexity of the hardware (calorimetric in nature) design.

Цель настоящего изобретения заключается в ускорении процесса определения степени кристаллизации и повышения его точности. The purpose of the present invention is to accelerate the process of determining the degree of crystallization and increase its accuracy.

Для достижения поставленной цели, в предложенном способе определения степени кристалличности композиционных полимерных материалов нагрев образца проводят до образования кристаллической фазы, при этом измеряют скорости теплового расширения образца при максимальном значении температуры и при минимальном ее значении в интервале температур, соответствующих образованию кристаллической фазы, а степень кристалличности определяют из отношения указанных скоростей линейного расширения образца
h VTmax/VTmin
где VTmax скорость теплового расширения образца при максимальном значении температуры
VTmin скорость теплового расширения образца при минимальном значении температуры в интервале температур, соответствующих образованию кристаллической фазы.
To achieve this goal, in the proposed method for determining the degree of crystallinity of composite polymeric materials, the sample is heated until the crystalline phase is formed, and the thermal expansion rate of the sample is measured at the maximum temperature and its minimum value in the temperature range corresponding to the formation of the crystalline phase, and the degree of crystallinity determined from the ratio of the indicated linear expansion rates of the sample
h V Tmax / V Tmin
where V Tmax is the thermal expansion rate of the sample at the maximum temperature
V Tmin the rate of thermal expansion of the sample at a minimum temperature in the temperature range corresponding to the formation of the crystalline phase.

Предложенный способ поясняется чертежами. The proposed method is illustrated by drawings.

На фиг. 1 схема устройства для определения малых изменений длины образцов. In FIG. 1 diagram of a device for determining small changes in the length of samples.

На фиг. 2 вид дилатограммы, позволяющий получить ход изменения скорости теплового расширения при экстремальных значениях температур и хода изменения температуры образца при постоянной подачи энергии для его нагрева. In FIG. 2 is a view of a dilatogram that makes it possible to obtain the course of the change in the rate of thermal expansion at extreme temperatures and the course of the change in the temperature of the sample with constant supply of energy for its heating.

Способ реализован с помощью устройства (дилатометра), состоящего из термостата 1, держателей 2, в котором между двумя упорами неподвижным 3 и подвижным 4 помещают испытуемый образец 5. Подвижный упор 4 и держатель 2 образца оснащены рычажно-оптическими датчиками малых перемещений, фиксирующими изменение образца. The method is implemented using a device (dilatometer) consisting of a thermostat 1, holders 2, in which a test sample 5 is placed between two stops fixed 3 and movable 4. The movable stop 4 and sample holder 2 are equipped with lever-optical sensors of small displacements that record the change in the sample .

Схема не усложнена изображением электронных коммуникаций и элементов подогрева образца, измерения электрических сигналов, преобразования их в движущееся световое пятно и других блоков, имеющих традиционный характер в подобных измерениях. The circuit is not complicated by the image of electronic communications and elements for heating the sample, measuring electrical signals, converting them into a moving light spot and other blocks that are traditional in such measurements.

Определение степени кристалличности полимера производиться следующим образом. Determination of the degree of crystallinity of the polymer is as follows.

Через образец испытуемого материала, помещаемого в термостат 1 дилатометра, между упорами 3 и 4 пропускают электрический ток. Удерживаемый в упорах образец нагревают, который при этом увеличиваясь в размерах, перемещает подвижный упор 4 дилатометра. An electric current is passed between the stops 3 and 4 through a sample of the test material placed in the thermostat 1 of the dilatometer. The sample held in the stops is heated, which, while increasing in size, moves the movable stop 4 of the dilatometer.

Вначале, с возрастанием температуры, удлинение опытного образца незначительно, в связи с упорядочением его структуры, затем с повышением температуры, пластичность структуры композиционного полимерного образца также повышается и скорость расширения его увеличивается. После наступает резкое временное снижение температуры при протекании тока неизменной величины через образец. Тепловое расширение образца продолжается, но с меньшей скоростью. Падение температуры в образце обусловлено образованием зон кристаллов отдельных компонентов композиционного полимера, что сопровождается поглощением тепловой энергии. Затем температура образца вновь повышается после образования указанных кристаллов, повышается и скорость линейного расширения образца. At first, with increasing temperature, the elongation of the prototype is insignificant, due to the ordering of its structure, then with increasing temperature, the ductility of the structure of the composite polymer sample also increases and its expansion rate increases. After that, a sharp temporary decrease in temperature occurs when a constant current flows through the sample. The thermal expansion of the sample continues, but at a lower rate. The temperature drop in the sample is due to the formation of crystal zones of the individual components of the composite polymer, which is accompanied by the absorption of thermal energy. Then, the temperature of the sample rises again after the formation of these crystals, and the rate of linear expansion of the sample also increases.

Для определения степени кристалличности композиционных полимерных материалов нагрев образца проводят до образования кристаллической фазы, при этом измеряют скорости теплового расширения образца при максимальном значении температуры и при минимальном ее значении в интервале температур, соответствующих образованию кристаллической фазы, а степень кристалличности определяют из отношения указанных скоростей линейного расширения образца
h VTmax/Tmin
где VTmax скорость теплового расширения образца при максимальном значении температуры,
VTmin скорость теплового расширения образца при минимальном значении температуры в интервале температур, соответствующих образованию кристаллической фазы,
Удобство определения степени кристаллизации следует из того обстоятельства, что кинетические характеристики испытуемого образца рассчитываются непосредственно по зачерченным самописцем кривым кристаллизации (фиг.2).
To determine the crystallinity of composite polymeric materials, the sample is heated until the crystalline phase is formed, and the thermal expansion rates of the sample are measured at the maximum temperature and its minimum value in the temperature range corresponding to the formation of the crystalline phase, and the crystallinity is determined from the ratio of the indicated linear expansion rates sample
h V Tmax / Tmin
where V Tmax is the thermal expansion rate of the sample at the maximum temperature,
V Tmin the rate of thermal expansion of the sample at a minimum temperature in the temperature range corresponding to the formation of the crystalline phase,
The convenience of determining the degree of crystallization follows from the fact that the kinetic characteristics of the test sample are calculated directly from the crystallization curves drawn by the recorder (figure 2).

Монохроматический свет подается на зеркальца, далее многошлейфовый осциллограф обеспечивает непрерывную фоторегистрацию сразу нескольких переменных во времени величин. Monochromatic light is supplied to the mirrors, then a multi-loop oscilloscope provides continuous photographic recording of several variables with time.

Зоны перегиба на кривых 1 и 2 являются следствиями процессов кристаллизации и упорядочения структуры в образце, так как температура образца вначале повышается, а затем (при непрекращающемся удлинении) резко падает до некоторого минимума, далее вновь возрастает. The inflection zones on curves 1 and 2 are consequences of crystallization and structure ordering in the sample, since the temperature of the sample initially rises, and then (with continuous elongation) drops sharply to a certain minimum, then increases again.

Точность замера всех кинетических характеристик на дилатограмме не ниже 1% 2% а точность величин электрических не ниже 0,1% Относительная погрешность замера перемещений не превышает 0,01% Поэтому общая точность метода определения степени кристалличности составляет 4% 5%
Измеренная степень кристалличности для таких полимеров, как полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полигексаметиленадипамид (ПГМАА), полигексаметиленсебацианамид (ПГМСЦА), полиэтиленсебациамат (ПЭСЦ) менялась при подборе для исследования различных образцов в пределах от 0,1 до 0,9.
The accuracy of measuring all kinetic characteristics in the dilatogram is not lower than 1% 2% and the accuracy of electrical values is not lower than 0.1%. The relative error in measuring displacements does not exceed 0.01%. Therefore, the overall accuracy of the method for determining the degree of crystallinity is 4% 5%
The measured degree of crystallinity for polymers such as polyethylene terephthalate (PET), polyhexamethylene adipamide (PHMAA), polyhexamethylene sebacianamide (PHMSCA), polyethylene sebaciamate (PESC) varied during selection for the study of various samples ranging from 0.1 to 0.9.

Использование данного технического решения позволит повысить эффективность процесса определения степени кристалличности; повысить точность измерения, упростить аппаратурное оснащение и сократить расшифровку полученных данных. Using this technical solution will improve the efficiency of the process of determining the degree of crystallinity; improve measurement accuracy, simplify hardware and reduce the decryption of the received data.

Claims (1)

Способ определения степени кристалличности материалов, включающий нагрев образца из исследуемого материала и измерение его геометрических размеров с последующим вычислением искомой характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения степени кристалличности композиционных полимерных материалов, определяют скорость термического расширения образца при двух значениях температур, соответствующих начальной и конечной стадиям образования кристаллической фазы, а искомую характеристику определяют из отношения указанных скоростей термического расширения образца. A method for determining the degree of crystallinity of materials, including heating a sample from the test material and measuring its geometric dimensions with subsequent calculation of the desired characteristic, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the crystallinity of composite polymer materials, the thermal expansion rate of the sample is determined at two temperatures corresponding to the initial and final stages of the formation of the crystalline phase, and the desired characteristic is determined from the ratio the indicated thermal expansion rates of the sample.
SU4808391 1990-03-30 1990-03-30 Process of determination of degree of crystallinity of materials RU2064678C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4808391 RU2064678C1 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Process of determination of degree of crystallinity of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4808391 RU2064678C1 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Process of determination of degree of crystallinity of materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2064678C1 true RU2064678C1 (en) 1996-07-27

Family

ID=21505114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4808391 RU2064678C1 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Process of determination of degree of crystallinity of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2064678C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2333989B (en) * 1998-02-06 2002-12-31 Athlone Extrusions Dev Ltd Production of plastics sheet material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. ОСТ 92-0903-78, разд. 3.8. 2. Годовский Ю.К. Теплофизические методы исследования полимеров. - М.: Химия, 1976, с. 12 и 14. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2333989B (en) * 1998-02-06 2002-12-31 Athlone Extrusions Dev Ltd Production of plastics sheet material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khanna et al. Measurement of crystalline index in nylons by DSC: Complexities and recommendations
US4117712A (en) Emissimeter and method of measuring emissivity
RU2064678C1 (en) Process of determination of degree of crystallinity of materials
Anton Detection of polymer transition temperatures by infrared absorption spectrometry
Kolouch et al. Thermal Conductivities of Polyethylene and Nylon from 1.2 to 20 K
Cieloszyk et al. Thermal properties of dielectric solids below 4 K l—polycarbonate
Andrianova et al. Calorimetric studies of poly (ethylene terephthalate) stretching over a wide temperature range
JP4228080B2 (en) Method for calculating the crystal length distribution of crystals in a material from differential scanning calorimetry data of the polymer material
Scott et al. Low‐temperature thermal properties of nylon and polyethylene
Montserrat et al. Physical ageing studies on amorphous poly (ethylene terephthalate). Part 1.—Enthalpic relaxation and electret properties
JPH0353149A (en) Method and instrument for measuring heat conductivity
SU1516926A1 (en) Method of measuring heat capacity
Andrianova et al. The heat of neck formation during the stretching of polyethylene terephthalate (PETP)
Yoshida et al. Thermodynamic studies of solid polyethers. II. Heat capacity of poly (oxacyclobutane),–[–(CH2) 3O–]–n, between 1.4 and 330° K
US5001068A (en) Method for determining solidification degree of carrier impregnated with reaction resin
US3680358A (en) Method for determining transition temperature of dielectric
Kumar et al. High-resolution ac specific-heat and x-ray investigations of the smectic-F—smectic-H transition of HBHA
SU935764A1 (en) Method and device for complex determination of thermal physical properties of substances in phase transition areas
SU1260799A1 (en) Method for determining heat conduction of solids
SU1693547A1 (en) Method for determination of milk fatness
SU798513A1 (en) Heat quantity measuring method
Lappalainen et al. Quantification of amorphous content in maltitol by: StepScan DSC
SU1303920A1 (en) Method of comprehensive determining of thermal physical properties of heat insulation materials
SU864084A1 (en) Heat capacity measuring method
SU873082A1 (en) Method of determination of structural transition temperatures in materials