Научная статья на тему 'Расчет содержания кристаллической, промежуточной и аморфной областей полиэтилена и его производных по данным Фурье-ИК спектроскопии'

Расчет содержания кристаллической, промежуточной и аморфной областей полиэтилена и его производных по данным Фурье-ИК спектроскопии Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
252
189
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРОСКОПИЯ / ПОЛИЭТИЛЕН / СТЕПЕНЬ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ / FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY / POLYETHYLENE / DEGREE OF CRYSTALLINITY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Деев И. А., Бурындин В. Г., Ельцов О. С., Стоянов О. В.

Рассмотрена идентификация полос поглощения кристаллической, промежуточной и аморфной областей полиэтилена по данным Фурье-ИК спектроскопии. Предложен расчет объемных долей трех данных областей. Проведено сравнение результатов расчета содержания кристаллической области для различных методов.I

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Деев И. А., Бурындин В. Г., Ельцов О. С., Стоянов О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

dentification of absorption bands was examined for the crystalline, intermediate and amorphous regions of polyethylene by Fourier Transform Infrared spectroscopy. Determination of volume fractions of these three regions was suggested. Comparison of determination results of the crystalline content was carried out for different methods

Текст научной работы на тему «Расчет содержания кристаллической, промежуточной и аморфной областей полиэтилена и его производных по данным Фурье-ИК спектроскопии»

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК 678.742.2:543.424.4-74

И. А. Деев, В. Г. Бурындин, О. С. Ельцов,

О. В. Стоянов

РАСЧЕТ СОДЕРЖАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ И АМОРФНОЙ ОБЛАСТЕЙ ПОЛИЭТИЛЕНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ ПО ДАННЫМ ФУРЬЕ-ИК СПЕКТРОСКОПИИ

Ключевые слова: Фурье-ИК спектроскопия, полиэтилен, степень кристалличности.

Рассмотрена идентификация полос поглощения кристаллической, промежуточной и аморфной областей полиэтилена по данным Фурье-ИК спектроскопии. Предложен расчет объемных долей трех данных областей. Проведено сравнение результатов расчета содержания кристаллической области для различных методов.

Keywords: Fourier Transform Infrared spectroscopy, polyethylene, degree of crystallinity.

Identification of absorption bands was examined for the crystalline, intermediate and amorphous regions of polyethylene by Fourier Transform Infrared spectroscopy. Determination of volume fractions of these three regions was suggested. Comparison of determination results of the crystalline content was carried out for different methods

Введение

В статьях [1—4] нами получены экспериментальные и теоретические предпосылки для нового подхода к расчёту степени кристалличности полиэтилена (ПЭ) и его производных по данным Фурье-ИК спектроскопии (ФИКС) однократного нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). В настоящей обобщающей работе предыдущие данные уточнены и дополнены следующими данными:

- влияние настроек Фурье-ИК спектрометра на спектр ПЭ в диапазоне 1450—1475 см-1;

- идентификация некоторых необходимых полос поглощения метиленовых групп в диапазоне 1450—1475 см-1;

- применение ФИКС для расчёта объёмных долей (Volume Fraction, VF) кристаллической (а), промежуточной (ß) и аморфной (у) областей ПЭ и его производных;

- экспериментальное сравнение результатов расчёта содержания а, ß, у среди методов ФИКС НПВО, ФИКС пропускания (ПР), ФИКС многократного НПВО (МНПВО) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

Экспериментальная часть

Исследованные образцы:

— н-гексадекан (ГСО 7289-96);

— низкомолекулярный ПЭ (НМПЭ) марки НМПЭ-1 (ТУ 2211-060-00203521-2002);

— ПЭ низкой плотности (ПЭНП) марок 11503-070 и 15303-003 (ГОСТ 16337-77);

— ПЭ средней плотности (ПЭСП) марки Borstar FB1350 (Borealis, Европа);

— ПЭ высокой плотности (ПЭВП) марок 293-285Д и ПЭ2НТ22-12 (ТУ 2243-127-00203335-2000 и 2243176-00203335-2007);

— низкомолекулярный полиэтиленовый воск (ПЭВ) марки Licowax PE840 (Clariant, Германия);

— твердый парафин (ТП) марки П-2 (ГОСТ 2368389);

— пакетные плёнки из ПЭНП (III1ЭНП) и ПЭВП (III1ЭВП) толщиной 30 и 8 мкм соответственно (ГОСТ Р 52903-2007);

— высокомолекулярный ПЭ (ВМПЭ) марки ORBI-LAN PE500 (Orbilan, Германия);

— сверхвысокомолекулярный ПЭ (СВМПЭ) марки TECAFINE PE10 (Ensinger, Германия);

— силанольно-сшитый ПЭВП (ССПЭВП) марки Sanext (ГОСТ Р 52134-2003);

— ПЭНП, наполненный техническим углеродом (ПЭНПНТУ) марки 153-10К (ГОСТ 16336-77);

— ПЭВП, наполненный техническим углеродом (ПЭВПНТУ) марок 273-79 и F 3802B (ГОСТ 1633885 и ТУ 1112-035-00206428-99).

Дополнительные пробы получены из НМПЭ-1 (НМПЭ-1р) нагреванием до 100 °С и последующей частичной кристаллизацией расплавленного образца на элементе НПВО.

Все образцы (кроме НМПЭ, плёнок и ТП) измельчены до размера 0,2—0,5 мм в мельнице IKA A11 (IKA-Werke, Германия) с окружной скоростью лезвия 53 м/с.

Для предотвращения перегрева измельчение каждого образца состояло из 18 повторений, каждый из которых состоял из 5 с измельчения и 5 с остановки. Образец ТП измельчен вручную до размера

0,2—0,5 мм.

Для каждого образца приготовлено 10 различных проб и получено по одному спектру с каждой пробы в диапазоне 1400—1500 см-1 c осью ординат в единицах оптической плотности ^). Каждый спектр состоял из одного сканирования образца. Фон снимался перед каждым спектром. Съёмка спектра занимала 10 с после прижатия к элементу НПВО. Образцы прижимались к элементу НПВО так, чтобы возникающие напряжения (с) в образцах были не больше предела упругости (сЕ). Для образ-

цов ПЭНП, ПЭСП, ПЭВП, ПЭВПНТУ и ТП получены дополнительные спектры при с >> СЕ.

Для учёта рассеянного излучения во всех полученных спектрах проведены базовые линии от 1400 к 1500 см-1 в программе «PeakFit 4.11».

Все описанные образцы сняты на спектрометре ALPHA-E (Bruker Optics, Германия) с приставкой НПВО. Приставка НПВО включала в себя элемент НПВО из селенида цинка и прижимное устройство с максимальной силой прижатия 200 Н. Угол падения ИК-луча на границу элемента НПВО с образцом равен 45°.

Спектры ППЭНП и ППЭВП дополнительно сняты на спектрометрах ALPHA-T с приставкой ПР и VERTEX 70 (Bruker Optics, Германия) с приставками ПР и МНПВО.

Приставка МНПВО включала в себя элемент МНПВО из селенида цинка и прижимное устройство с максимальной силой прижатия 60 Н. Угол падения ИК-луча на границу элемента МНПВО с образцом равен 45°.

Параметры спектрометра ALPHA-E, -T:

— точность длины волны 0,1 см 1;

— абсолютная фотометрическая точность 0,001 в единицах пропускания.

Параметры съёмки на ALPHA-E, -T:

-1

— разрешение 2 см ;

— фазовое разрешение 4 см-1;

— режим фазовой коррекции Формана (Forman);

— функция аподизации Нортона-Бира, средняя (Norton-Beer, medium);

— показатель интерполяции (заполнения нулями) 2.

Параметры спектрометра VERTEX 70:

— точность длины волны 0,1 см 1;

— абсолютная фотометрическая точность <0,001 в единицах пропускания.

Параметры съёмки на VERTEX 70:

— разрешение 2 см-1;

— фазовое разрешение 4 см-1;

— режим фазовой коррекции Формана;

— функция аподизации Нортона-Бира, средняя;

— показатель интерполяции (заполнения нулями) 2.

Результаты и их обсуждение Влияние настроек Фурье-ИК спектрометра на спектр ПЭ в диапазоне 1450—1475 см-1

При исследовании небольших диапазонов спектра (< 20 см-1 ) влияние настроек спектрометра на итоговый спектр становится очень значительным.

Наибольшее влияние на данный диапазон оказывают разрешение спектрометра и метод фазовой коррекции.

Разрешение — минимальное расстояние по волновому числу, на котором возможно выделение двух ближайших спектральных линий [5].

Фазовая коррекция — алгоритм получения амплитудного спектра из комплексной функции, являющейся результатом Фурье-преобразования интерферограммы [5].

Метод Мерца (Mertz) и метод Формана являются двумя наиболее распространёнными методами фазовой коррекции [6—9] и по-разному влияют на спектр. Метод Мерца наиболее пригоден для далеко расположенных пиков, поскольку имеет

большую погрешность и сильное сглаживание вследствие алгоритма быстрой обработки информации [6—9]. Более точный, хотя и более длительный метод Формана [6—9] является наилучшим вариантом для исследования малых диапазонов.

На рис. 1 и 2 показаны различия между этими двумя фазовыми коррекциями. Эти различия особенно хорошо видно на спектрах ПЭВПНТУ марки F 3802B.

На рис. 1 разрешение 2 см-1, фазовая коррекция Мерца и аподизация Блэкмэна-Харриса-3.

На рис. 2 разрешение 2 см-1, фазовая коррекция Формана и средняя аподизация Нортона-Бира.

А

1450 1455 1460 1465 1470 1475

Волновое ЧИСЛО, СІМ 1

Рис. 1— Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭВПНТУ марки F 3802B

1450 1455 1460 1465 1470 1475

Волновое число, см 1

Рис. 2— Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭВПНТУ

марки Р3802В

Как видно на рис. 1 и 2 фазовая коррекция Мерца, в отличие от Формана, сглаживает многие необходимые подробности спектра ПЭ.

В меньшей степени, чем разрешение и фазовая коррекция, на исследуемый диапазон спектра ПЭ влияет режим аподизации.

Аподизация — алгоритм понижения амплитуды боковых лепестков интерферограммы, не содержащих физической информации [5].

Функция аподизации Нортона-Бира является наиболее оптимальной среди существующих функций аподизации [8]. Слабая, средняя и сильная аподизации Нортона-Бира отличаются применяемыми коэффициентами [10]. Из данных трёх видов аподизации для получения хорошей точности спектральных данных в [7] рекомендуется выбирать среднюю аподизацию.

Идентификация некоторых необходимых полос поглощения метиленовых групп в диапазоне 1450—1475 см-1

Идентификация необходимых полос поглощения деформационных ножничных колебаний (5)

-1

метиленовых групп в данном диапазоне осложняется особыми условиями съёмки и противоречивыми литературными данными.

Идентификация полос кристалличности при ~ 1472 и ~ 1463 см 1 не вызывает никаких противоречий [11—16]. Противоречия возникают с идентификацией полос аморфной и промежуточной областей. Например, в [11] утверждается, что полоса при ~ 1467 см 1 относится к аморфной области, а в [12, 13] — к промежуточной. В [14, 15] полосу при ~ 1456 см 1 отнесли к метильным группам, в [12, 13] — к аморфной области.

В связи с этим нами далее предложен вариант идентификации, основанный на рассмотрении широкого экспериментального диапазона спектров ПЭ и его производных.

На рис. 2-9 приведены свидетельства наличия необходимых полос:

-1

1) полосы поглощения при 1473 и 1462 см отнесены к полосам 5-колебаний транс-метиленовых [17] групп с двумя различными типами симметрии [15, 16] в кристаллической области;

2) полосы поглощения при 1471, 1468,5 и 1464 см отнесены к полосам смешанных 5-колебаний гош- и транс-метиленовых групп в промежуточной области, т.е. переход от транс-метиленовых групп с различной симметрией в кристаллической области к гош-метиленовым группам аморфной области;

3) полоса поглощения при 1466,5 см-1 отнесена к полосе 5-колебаний гош-метиленовых [17] групп в аморфной области [11]. Данная полоса самая интенсивная в спектре н-гексадекана (рис. 3), имеющего жидкое состояние и полную аморфность;

4) полоса поглощения при 1456 см-1 вероятно относится к полосе поглощения асимметричных деформационных колебаний метильных групп [14, 15]. Возможен вариант, что часть аморфной области [12, 13] находится рядом, например, при 1458 см 1, или большинство метильных групп находится в аморфной области, поскольку в [13] указана взаимосвязь полос при 1467 и 1458 см-1. Из-за неопределенностей идентификации данная полоса не использована в дальнейшем расчёте.

.<1468,5

1450

1475

1455 1460 1465 1470

Волновое число, см 1 Рис. 3 — Фурье-ИК спектр НПВО для н-гексадекана

Видно, что на рис. 7 возникают сложности с визуальным выделением полос в и у в высоко кристаллическом ППЭВП. Вычисление четвёртой производной спектра (/,У) ППЭВП (рис. 8) показало наличие всех полос.

Рис. 4 — Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭНП марки 11503-070

Рис. 5 — Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭСП марки Богзіаг FB1350

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 6 — Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭВП марки ПЭ2НТ22-12

Рис. 7 — Фурье-ИК спектр НПВО для ППЭВП

Выделение из четырёх полос при 1473, 1471, 1464 и 1462 см-1 именно данных двух полос кристалличности основано на относительном росте поглощения полос при 1473 и 1462 см 1 от ПЭНП к ППЭВП и понижении остальных полос (рис. 4—8).

В связи с вышесказанным можно сделать вывод, что с ростом кристалличности полосы в и у ослабевают и визуально сглаживаются полосами кристалличности при описанных условиях.

1458 1462 1466 1470 1474

Волновое число, см 1

Рис. 8 — Фурье-ИК спектр НПВО для ППЭВП: сплошная линия — исходный спектр, пунктир -

г

Расчёт УР(а, в, Y) для ПЭ и его производных по данным Фурье-ИК спектроскопии

Расчёт У(а, в, у) для ПЭ и его производных по данным ФИКС основан на простой системе уравнений:

УР(а,)=А. ^^<°2)=^(V)=2а

Л2 + Л3 Л5

‘ (1) 2 А = А1 + Л2 + А3 + А4 + Л5 + А6.

0 < ст < ст Е

^ Е

где а1 и а2 — кристаллические области с различной симметрией, в1 и в2 — промежуточные области, прилегающие к а1 и а2 соответственно, А1, А2, А3, А4, А5 и А6 — значения оптической плотности при 1473, 1471, 1468,5, 1466,5, 1464 и 1462 см-1 соответственно, с — возникшие напряжения при прижатии к элементу (М)НПВО, сЕ — предел упругости исследуемого материала [4].

Приборные погрешности рассчитаны через медианы и частные производные в программе «Mathcad 14.0» и случайные погрешности — через медианы и квартильные отклонения.

В табл. 1 указаны результаты расчёта У(а, в, у) (%) по данным ФИКС НПВО.

Из результатов табл. 1 следует:

— по сравнению с [4] более адекватная зависимость с разделением и включением в расчёт полос кристалличности при 1473 и 1462 см 1 и полос промежуточной области при 1471, 1468,5 и 1464 см-1;

— необходимость ограничения исследуемых образцов снизу жидкими алканами;

— рост У(а1) и уменьшение У(у) в ряду НМПЭ— ТП с добавлением в этот ряд частично закристаллизованного образца НМПЭ-1;

— значительное превышение молекулярной массы ПЭВП (в > 10 раз) понижает гибкость цепей и соответственно понижает У(а1) для СВМПЭ;

— силанольное сшивание ПЭВП понижает гибкость цепей и соответственно понижает У(а1);

— наполнение техническим углеродом ПЭНП и ПЭВП понижает гибкость цепей подобно сшиванию и соответственно понижает У(а1);

— подтверждение литературных данных [15, 16], что плёночные ПЭНП и ПЭВП содержат повышен-

ную У(а1) из-за дополнительного упорядочивания при вытяжке;

— сильное сжатие (с >> сЕ) приводит к перераспределению У(а, в, у) между собой (рис. 6 и 9).

Таблица 1 - Результаты расчёта УР(а, в, у) (%) по данным ФИКС НПВО

УР(аО УРЫ УР(Р1) УР(Р2) УГ(у)

н-гексадекан, с = 0

5,9±0,2 19,1±0,1 31,9±0,3 20,1±0,1 22,9±0,2

НМПЭ НМПЭ-1р, с = 0

9,4±0,1 21,3±0,2 27,6±0,4 22,3±0,1 19,6±0,2

НМПЭ НМПЭ-1, с = 0

10,7±0,2 23,2±0,2 25,6±0,1 21,8±0,2 18,6±0,1

ПЭНП 11503-070, 0 < с < сЕ

16,2±0,3 17,2±0,3 31,4±0,4 19,1±0,2 15,8±0,1

ПЭНП 15303-003, 0 < с < сЕ

16,9±0,2 17,8±0,2 31,0±0,3 18,9±0,2 15,1±0,2

ПЭСП Во^аг 'В1350, 0 < с < сЕ

19,6±0,3 20,7±0,1 30,0±0,4 17,4±0,2 12,3±0,1

ПЭВП 293-285 Д, 0 < с < сЕ

20,3±0,2 19,7±0,4 32,3±0,4 15,9±0,3 11,7±0,3

ВМПЭ ORBILAN РЕ500, 0 < с < сЕ

20,6±0,3 20,4±0,3 32,2±0,4 14,8±0,3 11,7±0,3

ПЭВ Licowax РЕ840, 0 < с < сЕ

21,2±0,2 19,8±0,1 30,0±0,2 17,5±0,2 11,4±0,1

ПЭВП ПЭ2НТ22-12, 0 < с < сЕ

21,3±0,3 20,9±0,4 31,7±0,4 15,1±0,2 11,1±0,3

ТП П-2, 0 < с < сЕ

23,2±0,4 23,9±0,4 24,5±0,7 19,0±0,4 9,1±0,4

СВМПЭ ТЕСАИЖ РЕ10, 0 < с < сЕ

19,5±0,4 21,1±0,4 29,5±0,4 16,8±0,4 13,3±0,2

ССПЭВП Sanext, 0 < с < сЕ

19,7±0,4 18,6±0,5 30,9±0,7 16,4±0,4 14,0±0,4

ПЭНПНТУ 153-10К, 0 < с < сЕ

14,8±0,4 18,6±0,4 31,5±0,3 19,8±0,4 15,3±0,2

ПЭВПНТУ 273-79, 0 < с < сЕ

18,0±0,4 20,3±0,3 32,7±0,3 16,6±0,2 12,3±0,4

ПЭВПНТУ ' 3802В, 0 < с < сЕ

18,4±0,5 18,4±0,3 33,1±0,5 17,1±0,4 13,0±0,4

плёнка ПЭНП ППЭНП, 0 < с < сЕ

19,0±0,5 24,6±0,4 24,2±0,4 19,1±0,2 13,2±0,1

плёнка ПЭВП ППЭВП, 0 < с < сЕ

24,4±0,3 25,6±0,7 26,0±0,4 14,3±0,1 9,9±0,3

ПЭНП 11503-070, с >> сЕ

16,7±0,2 13,5±0,2 35,5±0,4 17,5±0,4 16,5±0,2

ПЭВП ПЭ2НТ22-12, с >> сЕ

21,1±0,3 15,5±0,6 37,4±0,5 13,2±0,2 12,6±0,2

ПЭВПНТУ 273-79, с >> сЕ

18,5±0,2 12,6±0,7 39,6±0,9 14,5±0,7 14,8±0,2

ТП П-2, с >> сЕ

25,8±0,1 23,6±0,1 22,6±0,2 18,4±0,1 9,4±0,1

1450 1455 146« 1465 1470 1475

Полнопос ЧИСЛО, СІМ 1

Рис. 9 — Фурье-ИК спектр НПВО для ПЭВП марки ПЭ2НТ22-12 при о »

На рис. 10 приведено сравнение Фурье-ИК спектра НПВО со схематическим надмолекулярным строением ПЭВП.

Рис. 10 —Фурье-ИК спектр НПВО и схематическое надмолекулярное строение ПЭВП (без масштаба)

На основе вышесказанного можно сделать вывод, что в ряду исследованных образцов значения У(а^ у) характеризуют области, сильно подверженные влиянию различных факторов (разветвление, Мш, сшивание и т.д.). В связи с этим из значений У'(а1, у) можно создать зависимость, согласующуюся с литературными данными [15, 16, 23].

Согласно литературным данным, основные используемые методы для расчёта содержания а являются ФИКС, ДСК, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), рентгеноструктурным анализом (РСА) и спектроскопией комбинационного рассеяния (СКР) [11, 15, 16, 18—24].

Различия методов расчёта содержания а заключаются в следующем:

1) измерения разных параметров, косвенно связанных с кристаллической областью [19, 20, 24];

2) использование модели строения надмолекулярной структуры ПЭ с двумя областями (а и у) или тремя областями (а, в и у) [21, 23].

В связи с первым пунктом рекомендуется сравнивать долю а среди одинаковых методов с указанием конкретных условий и настроек [19, 20].

В связи со вторым пунктом возникает важная задача выделения промежуточной области. На данный момент такой возможностью выделения обладают только три метода — ЯМР [15, 21, 23], СКР [23] и ФИКС. ЯМР позволяет выделить а, в и у на основе различной подвижности протонов, а СКР и ФИКС — на основе различных колебаний. В настоящей статье приведены свидетельства предполагаемого наличия в по данным ФИКС.

Экспериментальное сравнение результатов расчёта УР(а, в и Y) по данным ФИКС НПВО, ФИКС ПР, ФИКС МНПВО и ДСК

Для подтверждения предыдущих двух пунктов о различии методов рассчитаны УБ(а, в, у) по данным методов ФИКС ПР, ФИКС МНПВО (табл. 2) и WF(а) по данным ДСК (табл. 3).

Таблица 2 — Результаты расчёта УР(а, р, у) (%) по данным ФИКС МНПВО и ФИКС ПР

VF(ai) VF(a2) VF(p1) VF^) VF(y)

ФИКС МНПВО

плёнка ПЭНП ППЭНП, 0 < о < оЕ

18,1±0,1

26,9±0,1

21,5±0,1

20,5±0,1

13,0±0,1

плёнка ПЭВП ППЭВП, 0 < о < оЕ

26,9±0,2 23,9±0,1 22,7±0,1 15,6±0,1 10,6±0,1

ФИКС ПР, спектрометр ЛЬРНЛ-Т

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

плёнка ПЭНП ППЭНП, о = 0

24,9±0,2 16,4±0,4 27,6±0,4 16,6±0,1 14,5±0,2

плёнка ПЭВП ППЭВП, о = 0

27,7±0,4 23,0±0,4 22,4±0,2 15,9±0,1 11,0±0,1

ФИКС ПР, спектрометр VERTEX 70

плёнка ПЭНП ППЭНП, о = 0

26,1±0,5 16,1±0,1 26,9±0,3 16,7±0,2 14,2±0,2

плёнка ПЭВП ППЭВП, о = 0

28,6±0,1 21,6±0,1 21,8±0,1 17,2±0,1 10,9±0,1

В табл. 3 ^(а) — массовая доля а, WF(а) = АН/АН100, АН и АН100 — энтальпии плавления исследуемого и полностью кристаллического образцов ПЭ соответственно, АН100 = 293 Дж/г [22].

Таблица 3— Результаты расчёта WF(a) по данным ДСК

Образец АН, Дж/г WF(a), %

НМПЭ НМПЭ-1 13 ± 1 4,4 ± 0,3

ПЭНП 15303-003 86 ± 1 29,4 ± 0,3

ПЭСП Borstar FB1350 126 ± 5 43 ± 2

ПЭВП ПЭ2НТ22-12 175 ± 7 60 ± 2

Результаты расчёта в табл. 1 и 2 удовлетворительно согласуются между ФИКС НПВО, ФИКС МНПВО и ФИКС ПР.

Различия между (М)НПВО и ПР могут заключаться в:

— степени прижатия к элементу (М)НПВО;

— различной У (а, в, у) для внешних и внутренних слоёв плёнки.

Результаты расчёта У(а) и WF(а) в табл. 1 и 3 различны и близки только для ПЭНП и ПЭСП.

Однако можно предположить некоторую зависимость между У(а1, у) и АН (рис. 11).

Рис. 11 — Зависимость между УР(а1, у) и АН

Как следует из вышесказанного, важны не абсолютные значения для сравнения между методами, а важно закономерное изменение УТ(а, в, у) между конкретными образцами на конкретном спектрометре при конкретных условиях и настройках.

Важна так же закономерная зависимость спектроскопических У(а, в, у) от результатов расчёта а, в, У в других методах.

Заключение

Результаты настоящей работы можно выразить в следующих пунктах:

— показана возможность выделения полос промежуточной области по характерным колебаниям, что придаёт дополнительные преимущества методу ФИКС (М)НПВО;

— показана возможность расчёта содержания а, в и у через отношение соответствующих полос, заменяющее определение удельного коэффициента поглощения и выставляющее нестрогие требования к определению толщины поглощающего слоя образца (для допустимой приборной погрешности);

— показано закономерное изменение результатов расчёта доли кристаллической области как между видами ПЭ, так и между методами.

Литература

1. И.А. Деев, В.Г. Бурындин, О.С. Ельцов, Вестник Казан. технол. ун-та, 7, 119—128 (2011).

2. И.А. Деев, В.Г. Бурындин, О.С. Ельцов, Вестник Казан. технол. ун-та, 11, 48—53 (2011).

3. И.А. Деев, В.Г. Бурындин, О.С. Ельцов, О.В. Стоянов, Вестник Казан. технол. ун-та, 6, 79—81 (2012).

4. И.А. Деев, В.Г. Бурындин, О.С. Ельцов, Вестник Казан. технол. ун-та, 3, 14—18 (2012).

5. А.С. Крылов, А.Н. Втюрин, Ю.В. Герасимова, Обработка данных инфракрасной Фурье-спектроскопии. ИФ СО РАН, Красноярск, 2005. 48 с.

6. M.S. Hutson, M.S. Braiman, Appl. Spectrosc., 52, 7, 974— 984 (1998).

7. P. Griffiths, J.A. De Haseth, Fourier transform infrared spectrometry, 2nd edition. John Wiley & Sons, Hoboken, 2007. 529 p.

8. В.А. Вагин. Дисс. докт. тех. наук, НТЦ УП РАН, Москва, 2009. 239 с.

9. А.Н. Романов. Дисс. докт. ф.-м. наук, ГОИ имени С.И. Вавилова, Санкт-Петербург, 2001. 340 с.

10. R.H. Norton, R. Beer, J. Opt. Soc. Am, 66, 3, 259—264 (1976).

11. H. Hagemann, R.G. Snyder, A.J. Peacock, L. Mandelkern, Macromolecules, 22, 9, 3600—3606 (1989).

12. E. Agosti, G. Zerbi, I.M. Ward, Polymer, 33, 20, 4219— 4229 (1992).

13. A. Singhal, L.J. Fina, Polymer, 37, 12, 2335—2343 (1996).

14. S. Krimm, C.Y. Liang, G.B.B.M. Sutherland, J. Chem. Phys, 25, 3, 549—562 (1956).

15. Р.А. Рафф, К.В. Дак; пер. с англ. под ред. А.Я. Малкина, Кристаллические полиолефины. Строение и свойства. Химия, Москва, 1970. 470 с.

16. И. Дехант; пер. с нем. под ред. Э.Ф. Олейника, Инфракрасная спектроскопия полимеров. Химия, Москва, 1976. 472 с.

17. Т.М. Бирштейн, О.Б. Птицын, Конформация макромолекул. Наука, Москва, 1964. 391 с.

18. G.R. Strobl, W. Hagedorn, J. Polym. Sci., 16, 7 1181— 1193 (1978).

19. Я. Рабек; пер. с англ. под ред. В.В. Коршака, Экспериментальные методы в химии полимеров. Ч. 2. Мир, Москва, 1983. 480 с.

20. М.А. Мартынов, К.А. Вылегжанина, Рентгенография полимеров. Химия, Ленинград, 1972. 96 с.

21. R. Kitamaru, Adv. Polym. Sci. 137, 41—102 (1998).

22. S.Z.D. Cheng, Handbook of thermal analysis and calorimetry. V. 3. Applications to polymers and plastics. Elsevier Science, Amsterdam, 2002. 859 p.

23. А.В. Поляков, Ф.И. Дунтов, А.Э. Софиев, Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза. Химия, Ленинград, 1988. 200 с.

24. И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин, Методы исследования структуры и свойств полимеров. Казань, КГТУ, 2002. 604 с.

© И. А. Деев - асп. каф. технологии переработки пластмасс УГЛТУ; В. Г. Бурындин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии переработки пластмасс УГЛТУ, vgb@usfeu.ru; О. С. Ельцов - канд. хим. наук, доц. каф. технологии органического синтеза Уральского федер. университета им. Первого президента России Б.Н. Ельцина; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.