42

Глава 30

Глава 31

не отделяя их от подложки. Минимальная толщина образца составляет 100 А, а минимальная площадь — 0,2 см2. При анализе методом ЭСХА не происходит разложения исследуемого образца.

30.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭСХА В ИССЛЕДОВАНИИ ПОЛИМЕРОВ

Методом ЭСХА можно пользоваться для идентификации полимеров, сополимеров или смесей полимеров; изучения структурной изомерии полимеров и сополимеров, например установления микрогетерогенности последних; изучения валентных состояний в полимерах, полимерных пленочных покрытий; исследования поверхностей, подвергнутых различной обработке, например плазменной; изучения химической деструкции полимеров, окисления, нитрования их и т. п.; изучения термо- и фотодеструкции полимеров, фотопроводимости полимеров, статики и динамики образования зарядов в полимерных образцах, трибоэлектрических явлений в полимерах.

Обзорная литература: 291—297, 388, 1240, 1394.

Периодическая литература: 2018, 2774, 2853, 2884—2901, 2993, 4067, 6473, 7249.

ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ (ДЕНСИТОМЕТРИЯ)

Обзорная литература: 309, 1324, 1427.

31.1. АБСОЛЮТНАЯ ПЛОТНОСТЬ

За абсолютную плотность (р) принимается отношение

p = m/V (31.1)

в граммах на кубический сантиметр (СГС) или килограммах на кубический метр (СИ), где т — масса образца [г (СГС) или кг (СИ)], V — объем образца [см3 (СГС) или м3 (СИ)]. Объем зависит от температуры (и давления), поэтому в таблицах, в которых приводятся физические константы, указывается температура, при которой измеряется плотность, как правило в градусах Цельсия или в виде индекса, например ргоНаиболее распространенными методами оценки абсолютной плотности высокомолекулярных веществ являются пикнометриче-ский метод, метод, основанный на использовании колонки с градиентом плотности, и дилатометрический метод.

31.2. ПИКНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

в которую помещают определенное количество полимера. Объем образца равен объему пикнометра за вычетом невытесненного объема жидкости с известной плотностью. Точность этого метода составляет ±0,004 г/см3. Обзорная литература: 1324.

Периодическая литература: 2159, 2161, 2430, 3386, 4475, 5090, 5096, 6347.

144

Глава 31

Измерения плотности (денситометрия)

145

31.3. МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОЛОНКИ С ГРАДИЕНТОМ ПЛОТНОСТИ

0,99!

0,930

Колонка , с градиентом плотности

Плотность измеряют по уровню, на котором останавливается образец полимера, помещенный в колонку с градиентом плотности. На рис. 31.2 показана схема устройства колонки с линейным градиентом плотности, достигаемым смешением в различных пропорциях тяжелой и легкой жидкостей.

Рис. 31.2. Устройство для создания в колонке линейного градиента плотности.

Типичная калибровочная кривая для колонки с линейным градиентом плотности приведена на рис. 31.3. После того как градиент уже установился, такую колонку можно использовать в течение нескольких месяцев. Уровень флотации можно измерять с точностью ±0,5 мм. Ошибка этого метода составляет ±0,0002 г/см3.

Обзорная литература: 1324, 1427. Периодическая литература: 2430, 3352, 3862, 6347.

31.4. ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

Этим методом обычно пользуются для оценки зависимости плотности от температуры. Изменение объема (ДК) полимерного образца рассчитывают по формуле

ДУ = ц/-2ЛЯ + ДК,-Л1/3, (31.2)

где г —радиус капилляра дилатометра, ДЯ— изменение высоты ртутного столбика, Д— изменение объема стеклянного дилатометра, ДКг — изменение объема ртути. Все изменения ДЯ, ДУ] и ДУг относят к какой-то стандартной температуре и температуре t (в градусах Цельсия).

Типичный дилатометр, использующийся для измерения плотности ^<У\=з-* Вакуум

полимеров, показан на рис. 31.4. ' '

Увеличение или уменьшение объема

с температурой определяют регистрацией изменения уровня ртути в

капилляре дилатометра. Точность

этого метода составляет ±0,001

г/см3.

Обзорная литература: ЗОЭ, 1427.

^ Спейсеры

Периодическая литература: 2159, 2161, 2333, 2952, 3280, 3421, 5022, 5090, 6049, 6767, 7130.

31.5. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Относительной плотностью (d) называют отношение абсолютной плотности образца полимера к абсолютной плотности определенного стандартного вещества, например ртути. Относительная плотность — величина безразмерная.

31.5.1. Ртуть в качестве стандарта

Перед тем как начать измерения, ртуть необходимо очистить. Распространенным способом очистки ртути является обработка ее разбавленной азотной кислотой (1 объемная часть концентрированной кислоты в 20 частях воды) с последующей промывкой водой и перегонкой. Обработка азотной кислотой более эффективна, если ртуть встряхивать с кислотой в течение нескольких минут, чем если ее пропускать через колонку с кислотой. Лучше всего хранить очищенную ртуть в полиэтиленовых бутылках (чтобы избежать накапливания электростатического заряда) в вакууме или инертной атмосфере. Небольшие количества примесей на поверхности ртути можно удалить фильтрацией или сифонированием чистого образца с помощью трубки, опущенной ниже по