Роль измерительной техники

Экспериментальные методы, используемые на практике, различаются по чувствительности, специфичности и области исследуемых частот.
Все переходы (дисперсии), относимые к аморфному состоянию, а также некоторые переходы, происходящие в кристаллических областях, обладают определенной энергией активации. Как правило, энергия активации низкотемпературных переходов для одного и того же полимера ниже, чем энергия активации перехода, происходящего при более высокой температуре. Множественность переходов значительно лучше разрешается при использовании низкочастотных методов, поскольку при повышении частоты низкотемпературные переходы сдвигаются в сторону более высоких температур и перекрываются с другими дисперсными областями.
На рис. 3, заимствованном из работы Реддиша, представлена трехмерная модель диэлектрических релаксационных явлений в полиэтилентерефталате. На этом рисунке показана одновременно зависимость tg δ от частоты и температуры. Рассмотрение этих экспериментальных данных позволяет сделать три вывода о характере температурно-частотной зависимости релаксационных свойств полиэтилентерефталата: 1) наибольшее разрешение достигается при низких частотах: так, при частоте 10в2 гц разрешаются три максимума, при 10в7 гц — только один; 2) при повышении частоты от 10в2 до 10в7 гц происходит такое смещение максимумов, что два перехода, наблюдаемые в низкочастотных испытаниях (при -60 и 100°), перекрываются и при высокой частоте удается зафиксировать только один переход (150°); 3) при некоторых температурах, например при 20°, во всей широкой области исследованных частот — от 10в2 до 10в7 гц — отсутствуют сколько-нибудь резкие максимумы. Еще более отчетливо это видно из контурных карт, приводимых в оригинальной работе Реддиша.

Экспериментально не представляет особых трудностей проведение испытаний в температурной области от -260 до 150°. Если ориентировочно считать, что изменение температуры на каждые 10° соответствует двукратному изменению частоты, то указанный температурный интервал отвечает изменению частоты в 10в12 раз, если в действительности измерения проводятся на одной частоте. Этот оценочный расчет наглядно показывает, почему самый простой торсионный маятник оказывается столь мощным средством в руках экспериментатора в том случае, когда измерения выполняются в очень широком диапазоне температур.
Ядерный магнитный резонанс представляет собой очень специфичный метод, пригодный в том случае, если в молекуле содержатся атомы водорода или фтора. Однако вследствие того, что в этом методе используются очень высокие частоты, достигаемое разрешение обычно невелико. Кроме того, этим методом не всегда удается обнаружить высокотемпературные переходы, если изменение ширины линии уже произошло при низкотемпературном переходе. Однако, как указывает Слихтер, этих трудностей можно избежать при использовании новейших методов измерения времен спин-решеточной релаксации.
Взаимодействие электромагнитного поля с диполями в полихлортрифторэтилене весьма специфично. Характер воздействия внешней механической силы на полимерные молекулы не вполне ясен. Поэтому особый интерес представляет сопоставление результатов измерений диэлектрических и механических потерь, как это сделано в работах Гоффмана с соавторами и Криссмана и Пассаглиа. Следует ожидать, что оба метода чувствительны к движению одних и тех же молекулярных групп, но интенсивность взаимодействия внешнего поля с этими группами различна в зависимости от природы воздействия.

В идеальном случае исследование того или иного полимера было бы желательно проводить в широком диапазоне частот и температур, причем различными методами. Только таким способом можно выяснить природу релаксационных явлений и механизмы процессов, приводящих к появлению максимумов потерь.
В табл. 2 сделана попытка качественно классифицировать различные методы изучения переходов, используемых на практике, с точки зрения их специфичности и чувствительности.