NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN TIẾP "SOL GEL" TRONG VẬT LIỆU PVC (sử dụng máy do lưu biến TA Instruments - Lĩnh vực Polimer )

XÁC ĐỊNH SỰ CHUYỂN HÓA SOL-GEI CỦA GEL PVC

Gel cao phân tử là một mạng lưới ba chiều hình thành từ các chuỗi linh hoạt thông qua liên kết hóa học hoặc tương tác vật lý. Sự chuyển đổi từ trạng thái lỏng (sol) sang trạng thái rắn (gel) được gọi là chuyển tiếp sol-gel và điểm tới hạn cho quá trình chuyển đổi được định nghĩa là điểm gel. Để nghiên cứu vật liệu tạo gel, điều quan trọng là phải có phương pháp xác định điểm gel một cách chính xác và có thể lặp lại. Về mặt lý thuyết, sự độc lập của tần số tiếp tuyến mất mát tại điểm gel đã được sử dụng rộng rãi để đo điểm gel cho gel hóa học và vật lý. 

n là số mũ tới hạn đặc trưng cho bản chất đàn hồi nhớt của vật liệu tạo gel tại điểm gel. Nếu độ bền gel (mô đun đàn hồi) tại điểm gel yếu, thì việc đo điểm gel chính xác đòi hỏi độ nhạy mô-men xoắn cao của máy đo lưu biến.

Poly vinyl clorua (PVC) được biết là tạo gel vật lý trong nhiều dung môi (chất hóa dẻo). Bi (2- ethyhexyl) phthalate (DOP) là một trong những chất hóa dẻo được sử dụng nhiều nhất cho PVC. Hệ thống PVC / DOP được điều chế ở nhiệt độ phòng như một hàm của nồng độ polyme. PVC có khối lượng phân tử trung bình theo trọng lượng Mw là 250.000 và độ đa phân tán Mw / Mn là 2,2.

Các phép đo động lực học được thực hiện ở 40 0C trên máy đo lưu biến ARES được trang bị bộ chuyển đổi lực sử dụng các thiết bị thử nghiệm hình nón / tấm. Môđun đàn hồi G ’, môđun suy hao G” và tiếp tuyến suy hao tan được đo trên mỗi mẫu với tần số chạy từ 0,1 đến 100rad / s. Đáp ứng tuyến tính của độ nhớt động được đảm bảo bằng cách áp dụng biên độ cắt phù hợp.

Mô-đun lưu trữ lực cắt G 'và mô-đun tổn thất G "được thể hiện trong Hình 1 và Hình 2 dưới dạng hàm của tần số góc đối với các mẫu PVC / DOP. Nồng độ polyme nằm trong khoảng từ 2,94 đến 24,7 g / l. Các mẫu PVC / DOP tuân theo hành vi đầu cuối giống như chất lỏng ở nồng độ rất thấp trong khi độ lệch so với các quan hệ trên trở nên rõ ràng hơn đối với nồng độ PVC cao hơn.

G '(ω) ∝ω2, G "(ω) ∝ω choω → 0 (2)

Hành vi, G ’(ω) = hằng số tại ω → 0 cho thấy sự hình thành cao su. Độ dốc của G '(ω) so với ω (tại ω → 0) trong biểu đồ log-log trải qua sự thay đổi từ 2 đến 0, trong khi độ dốc của G ”(ω) so với w (tại ω → 0) thay đổi từ 1 đến 0. Do đó, hợp lý để xem xét rằng quá trình chuyển đổi lỏng-rắn nên diễn ra ở một giá trị nào đó của độ dốc từ 0 đến 2 đối với đường cong G '(ω) hoặc ở độ dốc từ 0 đến 1 đối với G ” (ω) các đường cong. Hơn nữa, rõ ràng là ở điểm gel cả hai độ dốc đều giống nhau. Việc xem xét này là một cách tiếp cận để bắt đầu định nghĩa lưu biến của điểm gel.

Dựa trên phương trình (1), điểm gel có thể được xác định dễ dàng. Phương pháp này được gọi là tần số độc lập của tan δ. Thuận tiện để tạo ra một đồ thị đa tần số tan so với thời gian, nhiệt độ hoặc nồng độ hồ hóa, tùy thuộc vào tham số nào chi phối quá trình hồ hóa. Trong trường hợp này, nồng độ tan δ so với nồng độ polyme ở các tần số khác nhau cung cấp thông tin mong muốn về điểm gel, như thể hiện trong Hình 3. Tất cả các đường cong trong hình giao nhau tại một điểm chung trên trục nồng độ polyme (12,5 g / l). Điểm này được định nghĩa là điểm gel. Số mũ tới hạn n, được tính trực tiếp từ điểm gel bằng cách sử dụng (1), được tìm thấy là 0,75. Với đầu dò có độ nhạy cao, việc đo chính xác và dễ dàng điểm gel cho các tấm nhựa PVC bằng cách sử dụng phương pháp dựa trên sự độc lập về tần số được định dạng sẵn.