3. Результаты и их обсуждения

В результате мы получили график зависимости выделяемого тепла с повышением температуры (рисунок1 и рисунок2).

Исходя из полученного графика, мы находим температуру кристаллизации и плавления, теплоту кристаллизации и плавления, полуширину пика плавления.

Т_кр = 86 ⁰С;

Т_пл = 103 ⁰С;

∆h_пл = 11 эрг/см³

Далее по массе пиков, мы находим удельное изменения энтальпии плавления и кристаллизации, а потом и степень кристаллизации.

Удельное изменение энтальпии перехода в образце определяется по формуле:

_обр ^уд = ^уд _эт. m _эт N_обр /N _эт m_обр. [Дж/г],

где ^уд _эт – удельная энтальпия перехода реперного вещества, m _эт - масса навески реперного вещества (индий, олово и т.д.) m_обр. – масса образца.

^уд _эт. m _эт/ N_эт = k,

_обр ^уд = N_обрk/ m_обр

Первое, что мы должны сделать, это измерить массу площади этого большого максимума (N_обр), который соответствует плавлению полимера. Наш график показывает поток теплоты в зависимости от температуры в расчете на один грамм вещества. Поток теплоты - это количество теплоты, передаваемой в одну секунду, так что площадь под графиком вблизи максимума измеряется в единицах теплоты x температуру x время^-1 x масса^-1.

∆Н_пл =0,2004∙4,7/0,0106 = 88,9 Дж/г

∆Н_кр =0,1184∙4,7/0,0106 = 52,5 Дж/г

Теперь можно вычислить процентное отношение кристаллической части к полной, или степень кристалличности χ:

χ = (88,9/295)*100% = 30%

При температурах выше температуры стеклования макромолекулы становятся подвижными. Они извиваются и складываются и никогда не остаются долго на одном месте. Когда же достигается нужная температура, полимеры набирают достаточно энергии, чтобы переместиться в весьма упорядоченные структуры, которые называются кристаллами.

Когда полимеры образуют такие кристаллические структуры, они отдают тепло. Когда это тепло рассеивается, нагревателю уже не приходится выдавать много тепла, чтобы поддерживать рост температуры образца. поскольку полимер отдает тепло при кристаллизации, мы называем кристаллизацию экзотермическим переходом.

При нагревании полимера выше его T_c, мы достигаем, в конце концов фазового перехода, называемого плавлением. Когда мы достигнем температуры плавления, или T_пл, эти полимерные кристаллы начнут разрушаться, то есть плавится. Макромолекулы покидают свои места в упорядоченной структуре и начинают свободно двигаться.

Существует скрытая теплота плавления, также как существует и скрытая теплота кристаллизации. Когда полимерные кристаллы плавятся, они для этого поглощают тепло. Как вы помните, плавление - это переход первого рода. Это значит, что когда вы достигаете температуры плавления, температура полимера не будет подниматься, пока весь кристалл не расплавится. Это значит, что маленький нагреватель под тиглем с образцом должен будет передать полимеру большое количество теплоты, чтобы расплавить кристаллы, и поддерживать такую же скорость роста температуры, что и в пробном тигле. Этот дополнительный поток теплоты при плавлении выглядит как большой пик на нашем графике ДСК, вот так:

Мы можем измерить скрытую теплоту плавления, измеряя площадь под этим максимумом. Конечно, мы считаем, что температура в максимуме и есть температура плавления полимера T_пл. Поскольку мы должны передать энергию полимеру, чтобы расплавить его, то мы называем плавление эндотермическим переходом.