(2)

Для применяемых в наших условиях размеров (L=5 м, /=0,02 м) и при точности отсчета по шкале 10-3 м точность измерений составляет 2-10—6 м. С увеличением толщины фотополимеризующегося слоя композиции точность измерений возрастает.

Применение второй оптической установки (рис. 3) также предполагает наличие двух источников излучения: одного — для инициирования процесса полимеризации, второго — с целью получения зондирующего луча. Принцип действия установки основан на измерении светового потока зондирующего луча, частично затемненного специальной шторкой, опирающейся на верхнее оптическое стекло реакционной ячейки.

Зондирующий луч имеет квадратное сечение по периметру, отсекаемое взаимно перпендикулярными щелевыми отверстиями, что упрощает обработку получаемых результатов исследований.

Чувствительность установки, приведенной на рис. 3, зависит от местоположения шторки и по мере ее удаления от фокальной плоскости линзы уменьшается пропорционально смещению. Из приведенной схемы (рис. 3, б) легко определить взаимосвязь между углом схождения зондирующего луча р и его характеристиками. В частности, из рисунка видно, что

tg {i=tg 2а

или для малых углов

tg j}=2tga=X//=Aff/L.

Следовательно, сторона квадратного сечения светового пучка в плоскости шторки АН определяется выражением

(3)

где К — высота пучка, / — фокусное расстояние линзы, L — расстояние от шторки до фокуса линзы. Выражение (3) соблюдается для произвольного положения шторки по* всему отрезку от линзы до ее фокуса и из него можно легко оценить возможности данной методики. В частности, для используемых в наших условиях /=0,1 м, К= = 1,5-Ю-3 м, L=210-5 м полное перекрытие светового потока достигается при перемещении шторки, равном 310-6 м. Фотоэлектрическая регистрация изменений светового потока в этом случае не требует предварительного усиления даже при использовании обычного фотодиода типа ФД-1. Следует отметить, что для нормальной работы оптико-дилатометрических установок, приведенных на рис. 2, 3, необходимо обеспечить условия, позволяющие исключить возможные вибрационные колебания их элементов. Наиболее простым путем создания таких условий является размещение всех рабочих элементов установок на одной массивной плите с соответствующими демпфирующими прокладками.

Рис. 4. Дилатометрическая установка с индукционным датчиком: 1 -металлический корпус, 2 - заглушка, 3 — тефлоновая катушка, 4 — ферритовый якорь, 5 — обмотка датчика, 6 — кварцевая игла, 7 — реакционная смесь, 5 — оптические стекла, 9 - ограничительная прокладка

Рис. 5. Упрощенная схема автоматической дилатометрической установки с индукционным датчиком и весами: 1 — источник света, 2 — термостат U-10, 3 - весы ВЛР-20, 4 — термостатируемый сосуд, 5 — реакционная ячейка, 6 — поворотная призма, 7 -индукционный датчик, 8 - генератор ГЗ-56, 9 - регистрирующий прибор КСП-4, 10 - микровольтметр Ф-116

Иногда величина абсолютной усадки фотополимеризующихся композиций в процессе их отверждения может быть очень незначительной (<10-14 м3). В этом случае для исследований могут быть использованы дилатометрические установки, основанные на применении индукционных датчиков [17]. Они приведены на рис. 4, 5.

Принцип действия этих установок заключается в регистрации электрических сигналов индукционного датчика, изменяющихся вследствие перемещения его ферритового якоря в процессе полимеризации. Для повышения чувствительности датчик включен в дифференциальную схему, на его катушки подается напряжение повышенной частоты (500 Гц) и выходной сигнал усиливается с помощью фотокомпенсационного микровольтметра. В связи со сказанным при применении установки, приведенной на рис. 4, изменение толщины фотополимеризующегося слоя композиции на 10~6 м может фиксироваться на ЗИО-1 м диаграммной ленты потенциометра типа КСП-4 (10~2 В).

Применение для исследований весов, коромысло которых с одной стороны соединено с реакционной ячейкой, помещенной в термостатируемую жидкость, и с другой — с якорем индукционного датчика (рис. 5), позволяет еще на порядок увеличить чувствительность установки. Кроме того, в этом случае данные, полученные с помощью индукционного датчика, можно контролировать визуально по показаниям весов.

Полученные нами таким образом результаты исследований практически совпадают (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость степени превращения реакционноспо-собных групп от времени при полимеризации а,со-акрил-бис-пропиленгликоль-2,4-толуилен-дикарбамата в присутствии 5 вес.% диацетила [9]

Установка, приведенная на рис. 5, может быть использована для проведения исследований фотоинициированной полимеризации и при больших усадках. При сравнении данных, полученных с помощью этой установки и дилатометров, а также дилатометрических установок, приведенных на рис. 1-4, также были получены удовлетворительные результаты, что свидетельствует о возможности их применения для изучения процесса фотохимически инициированной полимеризации жидких композиций на основе олигоуретанакрилатов.

Литература

1. Briden F. С, Stowe F. S. Modern Paints and Coatings, 1980, v. 70, № 8, p. 41.

2. Hidemaro Tatemichi, Takahisa Ogasawara. Chem. Economy Engng Rev., 1978, v. 10, № 9, p. 37.

3. Cohen A. B. Indust. Research, 1976, v. 18, № 13, p. 39.

4. Пронина И. А., Крылова И. П., Леонтьева Л. Я., Жидкова Л. Д. Лакокрасочные материалы, 1977, № 2, с. 82.

5. Шибанов В. В., Костенко Т. А. Фотополимеризующиеся композиции для специальных видов печати. М.: Книга, 1980. 49 с.

6. Матюшова В. Г. Использование фотополимеризующихся композиций ддя специальных видов печати. М.: Книга, 1977. 60 с.

7. Руднева С. П., Спирин Ю. Л., Магдинец В. В., Кругляк Т. И. В кн.: Способы записи информации на бессеребряных носителях. Киев: Вища школа, 1974, вып. 5, с. 67.

8. Гвоздовский В. Т., Передереева С. П., Козенков В. М., Кисилица П. П., Барачев-ский В. А., Гудзера С. С, Карнаух А. П., Шашкова В. Т., Кефели Т. Я. В кн.: Тез. докл. III Всес. конф. не бессеребряным и необычным фотографическим процессам. Вильнюс: 1980, с. 62.

9. Гвоздовский В. Т., Передереева С. И., Козенков В. М., Кисилица П. П., Магдинец В. В. Ж. научн. и прикл. фотографии и кинематографии, 1978, т. 23, № 3,. с. 230.

10. Гвоздовский В. Т., Передереева С. И., Козенков В. М., Кисилица П. Я., Михайлова Г. Л., Спирин Ю. Л., Магдинец В. В. А. с. 732785 (СССР).- Опубл. в. Б. И., 1980, № 17, с. 216.

11. 11.Чайко А. К., Спирин Ю. Л., Магдинец В. В., Дрягилева Р. И. Высокомолек. соед. А, 1975,т. 17, № 1, с. 96.

12. Спирин Ю. Л., Чайко А. К. В кн.: Кинетика и механизм реакций образований полимеров. Киев: Наукова думка, 1977, с. 26.