ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Направления исследований и способы проведения термического анализа из "Термический анализ органических и высоко молекулярных соединений" Анализ деструкции низкомолекулярных органических соединений и полимеров аналогичен, но имеет особенности, обусловленные структурными отличиями макромолекул от молекул низкомолекулярных веществ, а также задачами, стоящими перед термическим анализом тех и других соединений. [c.7] Чтобы определить химическое строение вещества при исследовании деструктивных превращений, используют различные физико-химические методы, которые позволяют измерить параметры вещества, зависящие от его строения. Выбор физического параметра определяется обычно чувствительностью этого параметра к изменению структуры и задачами исследования. Так, если необходимо определить температуру начала разложения вещества, в качестве такого параметра часто выбирают изменение массы вещества (термогравиметрический метод). Но можно также использовать различные спектральные характеристики, калориметрию (например, диф-ференциально-термический анализ). [c.7] Если же задача заключается в изучении механизма термической деструкции, т. е. в оценке роли различных химических реакций, влиянии на их соотношение температурно-временных факторов и среды, то приходится выбирать несколько параметров, достаточно объективно характеризующих определенные химические процессы. Обычно используют состав продуктов деструкции и кинетические параметры процессов их образования. (Термогравиметрия может быть использована для оценки эффективной энергии активации процесса, его суммарных кинетических параметров.) Весьма важную информацию о механизме химических реакций можно получить, анализируя химический состав продуктов деструкции, например, методами хроматографии. Спектральные характеристики могут дать сведения об исчезновении одних и появлении других химических связей, оценка теплоемкости позволяет проследить общую тенденцию к замене менее прочных связей более прочными и т.д. [c.7] Для низкомолекулярных химических соединений перечисленные методы, как правило, дают исчерпывающие данные. Анализ продуктов деструкции полимеров сложнее и зачастую требует дополнительных исследований. [c.7] Обычно химическая структура полимера начинает изменяться еще до начала образования летучих продуктов деструкции, а вьщелить фрагмент цепи, претерпевший химическое превращение, невозможно. В процессе, сопровождающемся выделением летучих продуктов, структура оставшегося полимера продолжает изменяться и химический анализ деструктивных превращений только по составу летучих оказывается неполным. В этом случае приходится прибегать к специфическим для полимеров методам, таким, как золь-гель-анализ, измерение молекулярно-массовых характеристик полимера, полидисперсности, степени ветвления, позволяющим выяснить степень термических превращений в полимере. [c.7] Самостоятельное значение для полимеров как материалов, несущих определенную эксплуатационную нагрузку, имеют температурно-вре-менные границы их работоспособности. Эти границы определяются температурами, при которых в полимерах начинают происходить различные физические или химические превращения. Термохимические превращения, как правило, необратимы, так что изменение исходных параметров материала тоже является необратимым. Чаще всего его свойства при этом ухудшаются. Однако можно привести примеры таких термохимических процессов, которые, вызывая изменение химической структуры полимера, позволяют перейти к новой структуре, обладающей физико-механическими свойствами, полезными при эксплуатации. В этих случаях исходный материал можно рассматривать как термореактивный, по аналогии, например, с термореактивными смолами, широко применяемыми в промышленности. Задачей исследователя в данном случае является установление условий реализации такой структуры. [c.8] Термохимические превращения-изменения, происходящие в полимерах под действием тепла, кислорода и света. При них наблюдаются разрывы полимерной цепи, окисление и отрыв боковых групп и т.д., приводящие к постепенному изменению свойств полимера. Таким образом, деструктивные процессы определяют возможность использования полимера при повышенных температурах. [c.8] Наибольшую трудность представляет изучение медленных процессов с небольшими степенями деструктивного превращения полимеров. В литературе имеется лишь незначительное число работ, посвященных исследованию таких процессов, хотя эта область крайне важна с практической точки зрения. [c.8] Существует два основных способа проведения термического анализа в изотермическом и в динамическом температурных режимах. В первом случае процесс термической деструкции изучается при одной температуре, но во времени. Это дает возможность сопоставлять скорость разложения различных материалов при данной температуре. Такой способ приемлем, когда известен температурный режим работы материала. Он имеет практическое значение, поскольку позволяет получать сведения о свойствах материала при работе в данном режиме. Если при этом дополнительно проводится анализ продуктов разложения, то метод позволяет получить сведею1Я о механизме термической деструкции. Однако для получения данных в широком интервале температур требуется большая затрата времени. Для оценки термической устойчивости вещества в первую очередь необходимо выяснить температурные интервалы тех термических превращений, которые необратимо изменяют химическую природу полимера. Для такой оценки используют динамический способ. Образец нагревают с определенной скоростью и следят за изменением массы, количеством и составом летучих продуктов разложения, изменением тепловых эффектов и т.д. Информативность данных, полученных в динамическом режиме, в сочетании с относительной быстротой проведения эксперимента обусловила широкое распространение этого метода. Он служит не только для предварительной оценки термической устойчивости и выявления температур, при которых происходят наиболее глубокие превращения вещества, но и в сочетании с анализом продуктов деструкции для получения сведений об основных механизмах термического разложения. [c.9] Вернуться к основной статье