Рекристаллизационные явления в высокомолекулярных соединениях и их роль в динамике плавления
Материалы / Рекристаллизационные явления в высокомолекулярных соединениях и их роль в динамике плавления
Страница 2

Анализ избыточных площадей наглядно показывает, что основная температурная область плавления рекристаллизовавшейся массы в каждом эксперименте лежит вблизи верхнего предела температуры первого нагревания. Это обозначает, что энтальпии плавления расплавившихся и рекристаллизовавшихся кристаллов мало различаются. Следовательно, рекристаллизация расплавившейся массы происходит за счет роста следующих по размерам кристаллитов. При такой кристаллизации происходит максимальное снижение внутренней энергии. Кинетические препятствия, обусловленные наличием длинных молекул, естественно, приводят к некоторому отклонению от отмеченной закономерности.

Учитывая изложенный механизм, нетрудно представить процесс рекристаллизации во всем температурном интервале. По мере повышения температуры мелкие, дефектные кристаллиты и дефектная часть кристаллитов постепенно исчезают за счет роста в основном следующих по размерам кристаллитов. Процесс рекристаллизации должен вести, таким образом, к определенному выравниванию размеров кристаллитов. Известно, что нагревание сопровождается рекристаллизацией в тех случаях, когда скорости их сопоставимы. Однако необходимо обратить внимание на то, что отношение скорости рекристаллизации Vp к скорости нагрева Vн не остается постоянным, а непрерывно изменяется с повышением температуры. Вначале, до достижения оптимальной температуры кристаллизации, при рекристаллизации оно растет, затем уменьшается. Если в начале нагревания VР выше Vн, то при достижении некоторой температуры она уменьшается до скорости нагревания. До этой температуры расплавляющаяся масса успевает рекристаллизоваться. При этом экзотермический пик кристаллизации накладывается на эндотермический пик плавления. В результате их взаимной компенсации на термограмме никакие процессы не проявляются. Такой баланс нарушается тогда, когда Vp становится меньше Vн. Теперь не вся расплавляющаяся фаза успевает закристаллизоваться и на термограмме появляется пик плавления. Таким образом, начало экспериментального пика плавления Тпл на термограмме —

Рис. 2. Зависимость начала температуры плавления закристаллизованного при 0° полихлоропрена от скорости нагревания

Рис. 3. Отношение массы рекристаллизовавшейся фазы тр к массе расплавившегося при нагревании полихлоропрена

Это ни что иное, как температура, при которой скорость рекристаллизации становится меньше скорости нагревания [12]. Если Vp<Vn с самого начала нагревания, начало пика плавления будет соответствовать температуре кристаллизации. Некоторый, обычно небольшой, интервал между ними может появиться вследствие отличия номинальной температуры кристаллизации от фактической, обусловленного подъемом температуры в образце во время экзотермического процесса кристаллизации [17].

Из изложенного выше вытекает, что при нагревании полимера должны получиться термограммы двоякого типа. Если скорость кристаллизации полимера достаточно велика, так что Vp сопоставима или больше скорости повышения температуры, то между температурой кристаллизации и пиком плавления на термограмме появится температурный интервал — предпиковая область. Она будет тем больше, чем выше скорость рекристаллизации. В случае медленно кристаллизующихся полимеров, когда VP<Vн, предпиковой области не будет. Своеобразную картину изменения температуры плавления в зависимости от изменения скорости повышения температуры можно получить, если скорость рекристаллизации полимера находится в диапазоне скоростей нагревания, используемых в термическом анализе. Такой случай приведен на рис. 2. При VH=0,31, 0,62 и 1,25 град/мин Vp полихлоропрена оказывается выше скорости повышения температуры, и на термограмме появляется предпиковый интервал. При VH =2,5 град/мин, наоборот, оказывается Vр<Vн и плавление начинается сразу после кристаллизации. Небольшой подъем Tплн при увеличении скорости нагревания обусловлен перегревом образца. Исследование при VH=0,62 град/мин дает картину (рис. 1,6), свидетельствующую о том, что рекристаллизация начинается сразу после кристаллизации, как и при скоростях нагревания, когда предпиковая область не появляется (рис. 1, а).

На рис. 3 для VH=0,62 град/мин сопоставлены интенсивность рекристаллизации и вид термограммы в интервале от температуры кристаллизации до полного окончания плавления. Видно, что в предпиковой области интенсивность рекристаллизации вначале повышается, достигает максимума и по мере удаления от оптимальной температуры рекристаллизации начинает понижаться.

Страницы: 1 2 3 4

Смотрите также

Синтез изоамилового эфира уксусной кислоты реакцией этерификации (гидролиза) сложных эфиров
...

Хлор (Chlorum), Cl
Хлор - это тяжелый (почти в 2,5 раза тяжелее воздуха) зеленовато-желтый газ, обладающий острым удушающим запахом и высокой ядовитостью для всего живого - от едва различимых под микроскопом бактерий до ...

Скорость образования, расходования компонента и скорость реакции
...