Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» О.Т. Шипина, В.К. Мингазова, В.А. Петров, А.В. Косточко ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В ИЗУЧЕНИИ ПОЛИМЕРОВ Учебное пособие Казань Издательство КНИТУ 2014 1 УДК 678.1:543.226(075) ББК 24.7:24я7 Шипина О.Т. <...> ISBN 978-5-7882-1538-9 Рассмотрены методы термического анализа, даны основные понятия термодинамики, используемые в калориметрии и наблюдаемые в полимерах физических и химических переходов. <...> В данном пособии приведено описание основных методов термического анализа – дифференциально-термического анализа (ДТА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). <...> Представлены основные понятия термодинамики, используемые в калориметрии, понятия о функции состояния, равновесии и балансе теплового потока. <...> В отдельной главе широко даны понятия о физических переходах и химических превращениях в полимерах, происходящих в результате их нагрева (кристаллизация полимеров, температура стеклования, плавления, релаксационные процессы, полимеризация и термическая деструкция полимеров). <...> На примере полиолефина, полиамида, насыщенных линейных полиэфиров показана возможность их идентификации с помощью метода термического анализа, и роль молекулярного веса и структуры блок-сополимера в процессе идентификации. <...> В последнем разделе приведены примеры применения метода ДСК при изучении различных веществ, например, при анализе эластомеров, резин и каучуков, а также жидких кристаллов. <...> Пособие содержит приложения, в которых представлены публикации зарубежных исследователей по изучению растительных масел, лекарственных препаратов и пламегасящих добавок методом ДСК. <...> Комплексные совмещенные методы включают два или более метода ТА с использованием одного и того же образца, когда два прибора связаны через интерфейс (соединение <...>
Термический_анализ_в_изучении_полимеров.pdf
УДК 678.1:543.226(075)
ББК 24.7:24я7
Шипина О.Т.
Термический анализ в изучении полимеров: учебное пособие/
О.Т. Шипина, В.К. Мингазова, В.А. Петров, А.В. Косточко. – М-во
образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Издво
КНИТУ, 2014. – 99 с.
ISBN 978-5-7882-1538-9
Рассмотрены методы термического анализа, даны основные
понятия термодинамики, используемые в калориметрии и наблюдаемые
в полимерах физических и химических переходов. Приведены:
описание дифференциального сканирующего калориметра DSC823e
шведской фирмы METTLER TOLEDO, методика выполнения и обработка
результатов экспериментов на примерах различных полимерных
материалов и высокоэнергетических веществ.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям
240501, 240702, а также для научных работников и преподавателей,
работающих в области химической технологии.
Подготовлено на кафедре «Химическая технология высокомолекулярных
соединений».
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. каф. «Материаловедение,
сварка и структурообразующие технологии»
КНИТУ им. А.Н. Туполева Э.Р. Галимов
канд. техн. наук, доц. каф. прикладной математики
и информатики КНИТУ им. А.Н. Туполева
С.А. Ляшева
ISBN 978-5-7882-1538-9
© Шипина О.Т., Мингазова В.К.,
Петров В.А., Косточко А.В., 2014
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2014
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.……………………………………………….………………….. 3
1.МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА………………….……….…… 4
1.1. Классификация основных методов термического анализа и типы
калориметров…………………………………………………………………. 6
1.2. Методы дифференциальной сканирующей калориметрии и дифференциального
термического анализа……………………………………….. 9
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В
КАЛОРИМЕТРИИ…………………………………………………………… 12
2.1. Функции состояния……………………………………..………….……. 12
2.2. Равновесие……………………………………………………………….. 12
2.3. Баланс теплового потока……………………………………………...… 18
3. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДАМИ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ФИЗИЧЕСКИХ
И ХИМИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ В ПОЛИМЕРАХ………………… 25
3.1. Физические переходы………………………………………………….. 26
3.2. Химические превращения полимеров……………..…………………… 37
4. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И СОСТАВ СМЕСЕЙ ПОЛИМЕРОВ…………… 41
4.1. Полиолефины………………………………………………………..…… 41
4.2. Полиамиды……………………..………………………………………… 42
4.3. Насыщенные линейные полиэфиры……………….…………………… 44
4.4. Влияние молекулярного веса…………………………………………… 45
4.5. Структура блок-сополимеров……………...…………………………… 46
4.6. Смеси полимеров………………………………………………………… 46
5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ КАЛОРИМЕТР DSC823е… 48
5.1. Описание модуля………….………………………………………..……. 48
5.2. Выполнение эксперимента……………………………………………… 50
5.3. Обработка результатов эксперимента…………………………….……. 52
6.ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СКАНИРУЮЩЕЙ
КАЛОРИМЕТРИИ В ИЗУЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ……………….. 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………..………………… 72
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………..………………. 73
ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………….…… 74
97
Стр.97