2020-01-15
84
Температуру склування можна вимірювати дилатометричним методом. Об'ємний дилатометр (рис. 1) складається з колби 3, у яку поміщають зразок, капілярної трубки 2, верхня частина якої має розширення 1, а нижня через шліф-пробку з'єднана з колбою. З'єднання повинне бути герметичним. Об’єм колби становить 250 мл, діаметр капіляра 0,3 - 1,0 мм, довжина 0,5 - 0,7 мм.
Рис. 1. Об'ємний дилатометр
1 - розширена частина капілярної трубки; 2 - капілярна трубка; 3 - колба.
Кріостат забезпечує зміну температури від мінус 20 до мінус 70 °С и збереження її протягом досліду.
Зразки каучуку, гумової суміші або гуми нарізають у вигляді шматочків 1 X 1 X 1 мм, зважують на аналітичних вагах і поміщають у колбу дилатометра. Зразки не повинні мати пор. Дилатометр заповнюють робочою рідиною (етиловим спиртом) одним із двох способів. За першого способу дилатометр вакуумують протягом 10-15 хвилин за допомогою форвакуумного насоса, після чого під вакуумом уводять робочу рідину. За другим способом колбу дилатометра зі зразком заповнюють до країв робочою рідиною - підфарбованим етиловим спиртом. Капілярну трубку обережно вставляють зверху, при цьому рідина піднімається по капіляру. У розширену частину капіляра доливають спирт, після чого колбу дилатометра поміщають у водяну баню й нагрівають доти, поки рідина в капілярі не з'єднається. Перед початком досліду заповнений дилатометр прогрівають протягом 30 хвилин при температурі плавлення кристалів (50-70 °С).
За визначення температури структурного склування заповнені дилатометри поміщають у кріостат, у якому встановлена температура на 5-10 град. нижче температури структурного склування, знайденої по довіднику. Зразок витримують в ізотермічних умовах протягом 60 хвилин. Зміна температури не повинне перевищувати ± 1°. Вимірюють рівень робочої рідини в капілярі 
та починають підвищувати температуру в камері зі швидкістю 1 град/хвилину. Вимірюють рівень робочої рідини в капілярі через певні проміжки часу 
.
За визначення характеристик кристалізації заповнені дилатометри поміщають у кріостат, у якому встановлена задана температура. Протягом 5 хвилин дилатометри зі зразками термостатують і потім вимірюють початковий рівень робочої рідини в капілярі. Кристалізацію проводять в ізотермічних умовах, зміна температури не повинне перевищувати ± 1°С, що забезпечується автоматичним регулюванням подачі охолодного агента.
Протягом кристалізації через певні інтервали часу (спочатку через 5 хвилин, а наприкінці кристалізації через 20-30 хвилин) заміряють рівень рідини в капілярі.
За визначення температури склування зміну об’єму зразка 
в інтервалі температур 
обчислюють по формулі:
,
де 
- діаметр капіляра, м;
- зміна рівня рідини, рівне 
, м.
На підставі отриманих експериментальних даних будують графік залежності 
від 
і по крапці перегину визначають температуру структурного склування (рис. 2).
Показники процесу кристалізації визначають на основі залежності відносного об’єму полімеру 
від тривалості кристалізації 
(рис. 2). Значення 
розраховують по формулі:
%.
де 
- діаметр капіляра;
- щільність зразка при кімнатній температурі;
- зміна висоти стовпа рідини в капілярах;
- маса зразка;
- температурний коефіцієнт об'ємного розширення зразка;
і 
- температура при нормальних умовах, і температура досліду.
За знайденим значенням будують графік залежності 
від t (див. рис. 2, б). На графіку виявляються три періоди: I - індукційний (
), що характеризується незначною зміною об’єму й відповідає утворенню центрів кристалізації, II - період власно кристалізації, що супроводжується зміною об’єму при формуванні кристалічної структури, III - кінцевий або післякристалізаційний, що полягає в упорядкуванні кристалічної структури.
Максимальна швидкість кристалізації визначається тангенсом кута нахилу, а дотична - у точці перегину кривій. Час досягнення максимальної швидкості кристалізації характеризується відрізком 
. Глибина кристалізації виражається подвоєним значенням відносного об’єму полімеру до моменту досягнення максимальної швидкості кристалізації.
