Для получения информации о мультимодальном распределении средует поставить маркер против опции MSD в дополнительном окне. При этом на графике появится изображение гистограммы мультимодального распределения частиц по размерам (рис.14).
Рис.14. Дополнительное окно результатов с гистограммой мультимодального z-распределения
Для мультимодального распределения предусмотрены те же опции, что и для рассмотренного в предыдущем пункте унимодального.
8. Завершение измерения, новые измерения
Обычно измерения на анализаторе проводят для ряда суспензий. Для того чтобы перейти к измерению для следующей суспензии следует извлечь кювету с исследованной суспензией из рабочей ячейки, подготовить следующий образец в соответствии с п.2 и поместить новый образец в рабочую ячейку. При этом анализатор остается включенным, а рабочая программа - активированной. Для того, чтобы перейти к новому измерению следует нажать клавишу Clear внизу рабочего окна. Вся информация в окне пропадет и оно приобретет первоначальный вид (рис.10). Далее повторяются все рассмотренные выше действия.
9. Обращение к базе данных проведенных измерений
В том случае, если измерение не проводится, в окно программы измерений можно вызвать любое предыдущее измерение из базы данных и проанализировать его результаты. Для этого в стандартном для Windows пункте меню File активировать опцию Database. При этом появится дополнительное окно, в котором можно выбрать любой ранее проведенный эксперимент, записанный там под именем, совпадающим с введенным ранее названием образца.
10. Печать результатов
Печать результатов осуществляется активированием опции Print Report в меню File.
11. Выключение анализатора
Извлечь образец из рабочей ячейки, закрыть рабочее окно программы, выйти из WindowsXP, выключить тумблер с тыльной стороны рабочего блока (рис.7б)
Вылить суспензию из рабочей ячейки.
Вымыть рабочую ячейку использованным растворителем.
Сдать рабочее место преподавателю.
ЛАБОРАТОРНАЯ АБОТА 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ МАКРОМОЛЕКУЛ В РАСТВОРЕ МЕТОДОМ МАРКА – ХАУВИНКА – САКУРАДЫ.
В рамках стандартной программы определения размера частиц в суспензии анализатор Brookhaven ZetaPlus позволяет определять так же молекулярные массы макромолекул в растворе.
Измеряемая методом динамического рассеяния света АКФ, позволяет рассчитать среднее значение поступательного коэффициента диффузии частиц. В разбавленных растворах полимеров такими частицами являются изолированные макромолекулы.
Метод Марка-Хаувинка-Сакурады использует эмпирическое уравнение:
(19),
где K и а эмпирические константы, зависящие от природы полимера и растворителя, а так же от температуры. Показатель степени, а связывают с конфигурацией макромолекулы полимера в данном растворителе при определенной температуре. Рассчитываемая по ур. (19) молекулярная масса не является ни среднечисленной, ни среднемассовой. Ее можно назвать «среднедиффузионной», по аналогии со средневязкостной молекулярной массой, вычисляемой по аналогичному уравнению (19) выражению:
.
Эмпирические константы уравнения (19) обычно определяются, используя ряд стандартов с разными молекулярными массами (и узким молекулярно-массовым распределением), определенными каким-либо абсолютным методом, например методом светорассеяния. Программное обеспечение анализатора Brookhaven ZetaPlus содержит таблицы этих констант для конкретных систем полимер - растворитель при данной температуре и диапазоне молекулярных масс. Более обширная таблица этих параметров представлена в ПРИЛОЖЕНИИ 2.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.Включение прибора
Включение анализатора производится клавишей с тыльной стороны анализатора (рис. 7б). При включении прибора происходит автоматическая загрузка операционной системы WindowsXP и на мониторе появляется стандартный рабочий стол системы. После включения необходимо прогреть прибор в течение не менее 30 минут.
2.Приготовление раствора полимера для проведения измерений.
Для приготовления раствора полимера взвешивают бюкс (колбу) с крышкой на аналитических весах и записывают массу бюкса. Помещают в него навеску полимера (~ 0,1 г), закрывают крышкой и вновь взвешивают и записывают массу бюкса с полимером. В бюкс добавляют отмеренный объем растворителя (~ 10 мл), закрывают крышкой, взвешивают, записывают массу бюкса с раствором. Из полученных данных рассчитывают концентрацию полученного раствора в г/100 мл (плотность раствора принимают равной плотности растворителя).
Концентрация полимерного раствора явным образом не учитывается при определении молекулярной массы методом динамического рассеяния света. Единственным требованием является обеспечение отсутствия перекрывания клубков. В большинстве случаев это обеспечивается при концентрации раствора около 1 г/100 мл.
При приготовлении раствора следует учитывать особенности растворения полимеров, связанные с их высокой молекулярной массой, стадию набухания. Следует убедиться в гомогенности полученного раствора. Это можно сделать, рассматривая содержимое бюкса на свету встряхивая, поворачивая и наклоняя его.
Приготовленные обычным способом растворы полимеров содержат пыль, частицы которой по своим размерам значительно превосходят полимерные молекулы. Рассеяние света этими частицами может совершенно исказить результаты измерений. Раствор полимера может быть обеспылен путем фильтрования через фильтр (из ПП, ПА или АЦ, в зависимости от растворителя) с диаметром пор ~ 0,1 мкм прямо в кювету для измерений.
Для удаления пыли из раствора можно использовать центрифугирование. Как правило, частицы пыли имеют плотность большую, чем плотность раствора (есть и исключения, например, для растворов полимеров в CCl4) и при центрифугировании опускаются на дно пробирки. При использовании этой методики в две в пробирки для центрифугирования заливают строго одинаковые объемы раствора, заполняя их не более чем на 2/3. Включают центрифугу в сеть и открывают крышку. Пробирки в роторе центрифуги располагают симметрично. Закрывают крышку и производят центрифугирование в течение 15 -20 мин. После остановки ротора открывают крышку центрифуги и с помощью шприца забирают из пробирок нужное количество раствора. При этом игла шприца должна находиться ниже поверхности раствора, но достаточно далеко от дна пробирки. Затягивать жидкость следует медленно. Раствор из шприца переносят в кювету для измерений рядом с центрифугой, кювету закрывают крышкой.
Поскольку плотности частиц пыли и раствора полимера различны, для очистки раствора от пыли можно просто выдержать его в кювете в течение 2 – 3 часов, достаточных для оседания пыли под действием сил гравитации, затем кювету осторожно поместить в рабочую ячейку анализатора.
До выполнения основного эксперимента по определению молекулярной массы полимера должны быть охарактеризованы вязкость и показатель преломления растворителя, которые могут быть либо непосредственно измерены, либо взяты из табличных данных для температурных условий эксперимента. Испытания проводятся в условиях термостатирования при температуре от 5 до 900С с точностью поддержания 0,010С.
Приготовленный раствор наливают в специальную оптическую кювету стандартного размера (рис.8). При работе с водными растворами применяют пластиковые кюветы, для исследования растворов в агрессивных растворителях – кюветы из оптического стекла. Объем раствора, помещаемого в кювету, составляет 3 – 3.5 мл. Необходимо следить, чтобы вертикальные поверхности кюветы были оптически чистыми и не содержали посторонних следов, в частности отпечатков пальцев. В противном случае кювету следует заменить.
Кювету с раствором берут рукой только за верхнюю незаполненную часть, закрывают крышкой и помещают в рабочую ячейку, сдвигая назад от лицевой части блока закрывающую шторку (рис.2.2.Б). Шторку закрывают.
3. Запуск программного обеспечения
На рабочем столе монитора находятся ярлыки рабочих программ измерений анализатора Brookhaven ZetaPlus. Следует найти ярлык с названием 9kpsdw и запустить программу. (В принципе данное название относится к рабочей программе измерений, сам ярлык может быть переименован, например, «размер частиц»). На рабочем столе откроется окно программы измерений (рис. 10).
4. Ввод исходных параметров измерения
Для проведения измерений следует задать значения исходных параметров, для этого нажать курсором вкладку Parameters, расположенную внизу рабочего окна программы. Открывается рабочее окно параметров измерения (рис. 11).
Верхние строки содержат информацию об образце, операторе и примечания. В окне Runs необходимо указать число измерений (обычно не менее 5), в окне Temp – температуру эксперимента от 5 до 900С, в окне Run Duration – длительность каждого измерения (обычно 1 мин). В окне Liquid следует выбрать растворитель из предлагаемых, или указать иную жидкость, для которой следует ввести значения вязкости и показателя преломления.
Остальные позиции можно оставить неизменными, как это показано на рис. 11. После ввода параметров измерения, нажать клавишу ОК и программа вернется в основное окно (рис. 10).
5. Проведение измерений
Для начала измерений следует нажать клавишу Start внизу рабочего окна программы. Начинается накопление АКФ динамического рассеяния света исследуемого раствора. Накопление продолжается 1 минуту, в течение этого времени в рабочем окне программы изображается вид накапливаемой АКФ (рис. 2.5), если установлен маркер против соответствующей опции в верхнем правом углу окна. Рекомендуется в процессе измерения активировать именно изображение АКФ, а не другие опции, поскольку форма АКФ позволяет судить о качестве получаемых результатов. АКФ должна иметь форму, представленную на рис. 12.
После окончания 1-го измерения его результат записывается в таблицу в нижней части экрана, куда заносится диаметр частиц, усредненный по интенсивности, полуширина логнормального z-распределения и параметр полидисперсности, рассчитанный по формуле (11). Затем выполняется 2-е и все последующие измерения. Их результаты также записываются в таблицу.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
Основные порталы (построено редакторами)