專利名稱：樹脂的2成分混合藥液的平衡溶脹量的預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對樹脂的2成分混合藥液的平衡溶脹量進(jìn)行預(yù) 測的方法。
背景技術(shù)：
樹脂的1成分藥液的平衡溶脹量的預(yù)測被記載于Flory著的 (Flory， P丄Principles of Polymer Chemistry; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1953 )，但2成分混合藥液中的平衡溶脹量的 預(yù)測幾乎未曾進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
平衡溶脹量是耐化學(xué)藥品性試驗(yàn)的必須項(xiàng)目，在樹脂部件 的產(chǎn)品設(shè)計中極其重要。特別是結(jié)晶性樹脂由于大多用于需要 耐化學(xué)藥品性的場合，因而大多情況下結(jié)晶性樹脂的平衡溶脹 量是必須的。2成分混合藥液的平衡溶脹量若是筒單地以各自的 藥液l成分中的平衡溶脹量乘以各自的混合比后合計的值來推 定的話，顯著偏離實(shí)際的平衡溶脹量，無法預(yù)測哪個混合比的 情況下平衡溶脹量是最大的。為此，有必要實(shí)際用混合比不同 的混合藥液反復(fù)實(shí)施浸漬試驗(yàn)，需要很多的時間和工夫，因而 需要有效的預(yù)測方法。
將樹脂浸漬到以任意比率混合的2成分所形成的混合藥液 中時的平衡溶脹量可由式(1)、 (2)、 (3)計算求出。
此外，結(jié)晶性樹脂中，通過使結(jié)合點(diǎn)間的單體單元數(shù)取被 片晶夾持的非晶部的平均厚度除以晶格中的分子鏈軸方向上的 單體單元的長度所得的值，在幾乎沒有或有些許的成為結(jié)合點(diǎn)
的主鏈分支點(diǎn)的樹脂中也可應(yīng)用計算式。
通過使用擴(kuò)展l成分藥液的平衡溶脹量的式子而導(dǎo)出的、如
下的式(1 )、 ( 2)、 ( 3 )，從而可計算求出2成分混合藥液的平衡 溶脹量。這里，平衡溶脹量是指滲透到浸漬于藥液的樹脂中 的藥液的飽和重量相對于浸漬前的樹脂重量以百分?jǐn)?shù)表示的量。
在3成分以上的混合藥液中，通過對各自在l成分藥液中的 平衡溶脹量最多的成分和第二多的成分實(shí)施本發(fā)明，可近似地 預(yù)測平衡溶脹量。
<formula>formula see original document page 4</formula>
這里，V,、 V2、 V3表示溶脹的樹脂中的體積分?jǐn)?shù)、 V,為混合藥液的第 一 成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、
V 2為混合藥液的第二成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、
V 3為樹脂的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)。
502、 Xi3、 5C23表示弗洛里-赫金斯(Flory - Huggins )相互作 用參數(shù)、
X,2為混合藥液的第一成分與第二成分的相互作用參數(shù)、 & 3為混合藥液的第 一 成分與樹脂的相互作用參數(shù)、
5023為混合藥液的第二成分與樹脂的相互作用參數(shù)。
n為結(jié)合點(diǎn)間的單體單元數(shù)。 u,為混合藥液中的第 一 成分的體積分?jǐn)?shù)。 此外，Xi3和5C23可如下求出通過實(shí)際測定將樹脂分別浸漬 到僅有第 一成分的藥液和僅有第二成分的藥液中時的平衡溶脹
量，從而由式(4)和(5)分別計算求出。
<formula>formula see original document page 5</formula> (4)
<formula>formula see original document page 5</formula> (5)
》2可通過測定蒸氣壓來求出。此外，這些值使用已在文獻(xiàn)
中給出的值也無妨。
此外，將樹脂分別浸漬到僅有第 一 成分的藥液和僅有第二 成分的藥液中時的平衡溶脹量，加上實(shí)際測定浸漬到以任意某
一混合比率u,混合的二成分混合藥液中時的平衡溶脹量，由此
可使用由式(4 )和(5 )分別求出的5Ci3和X23的值，由式(1 )、 (2)、 (3)計算求出5d2。
結(jié)晶性樹脂由結(jié)晶部和非晶部的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成，形成結(jié)晶 部的片晶(crystalline lamella )相互以連4妻分子(tie molecule ) 連結(jié)，被片晶夾持的部分(包含連接分子)為非晶部。因此， 通過將結(jié)晶部視為與具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的非晶性樹脂中的高分子的 結(jié)合點(diǎn)同等，從而對于結(jié)晶性樹脂，也可決定結(jié)合點(diǎn)間的單體 單元數(shù)n，可預(yù)測平衡溶脹量。
結(jié)晶性樹脂中，由于只有樹脂的非晶部被2成分藥液溶脹， 因而有必要求出非晶部的比例。例如，可通過用密度法測定結(jié) 晶化度，,人而求出非晶部的比例。
由片晶和非晶部形成的層疊結(jié)構(gòu)中的非晶部的平均厚度可 例如由小角X射線散射求出。
大部分樹脂的晶體結(jié)構(gòu)已被解析，文獻(xiàn)中給出了晶格的長 度和單體數(shù)，可以得知分子鏈軸方向上的單體單元的長度。通 過將非晶部的厚度除以晶格中的分子鏈軸方向上的單體單元的
長度，可確定兩端被納入結(jié)晶部的非晶部中的部分鏈的單體單元數(shù)n。
使用上述參數(shù)，由式(1 )、 ( 2)、 ( 3 )計算求出樹脂的非晶 部的各成分的體積分?jǐn)?shù)，從而求出浸漬到由2成分構(gòu)成的混合藥 液時的平衡溶脹量。


圖1為將參考的實(shí)驗(yàn)值和實(shí)施例1的通過計算求得的預(yù)測值 繪制而成的圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
以下，通過實(shí)施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。 實(shí)施例1
計算求出聚苯硫醚(PPS)樹脂的60。C時在甲苯(Toluene) Z乙醇(Ethanol )混合藥液中的平衡溶脹量，與實(shí)際的測定值 相比4交。
(PPS樹脂的各種參數(shù))
結(jié)晶化度30% (用 一般的方法由密度測定來確定。) 非晶部的厚度6.6nm (用 一般的方法由小角X散射測定
來確定。)
晶格中的分子鏈軸方向上的單體單元的長度1.026 /2 =0.513腿
PPS的晶才各c4由(分子《連軸方向)長度1.026nm PPS的形成晶格的單體數(shù)2
-結(jié)合點(diǎn)間的單體單元數(shù)n = 6.6 / 0.513 = 12.9 接著，藥液l取Toluene (密度0.87160g / cm3 ),通過實(shí)驗(yàn)
求出平衡溶脹量(60°C )。
平衡溶脹量由浸漬前的試驗(yàn)片重量與浸漬平衡后的試驗(yàn)片 重量之差獲得。
相對于100gPPS (密度1.35g/cm3 )為7.27g 由結(jié)晶化度求得的非晶分?jǐn)?shù)為0.70、樹脂的密度為1.35, 因此為
100x0.70 1.35+ 0.872
將這些結(jié)果代入前述式(4)進(jìn)行計算，則混合藥液的第一 成分與樹脂的相互作用參數(shù)為Xb=1.45。
藥液2取乙醇(Ethanol )(密度0.7893g/ cm3 ),通過實(shí)驗(yàn)求 出平衡溶脹量(60°C )。
相對于100gPPS (密度1.35g/cm3)為0.85g,通過與上述 同樣的計算，v3 = 0.980。
將這些結(jié)果代入前述式(5)進(jìn)行計算，則混合藥液的第二 成分與樹脂的相互作用參數(shù)為5C23 = 3.01。
藥液l - 2間的相互作用參數(shù)(60°C )為
》2 = 1.75 (文獻(xiàn)中間值)、藥液混合比u, = 0.75時，式(1 )、
(2 )、 ( 3 )如下。 v, + v2 + v3 = 1
Inv, + v， + (1 — v,)(l .75v2 + 1.45v3) —3.01v2v3 + J^(v, — = ln(0.75)+ L"75(1 -。.75)2
Inv2 + v3 + 0 — v2 )(l .75v, + 3.01v，)-1.45v'v3 +丄[v3% — = ln(l - 0,75)+1,75(0.75)2
其角罕為v! = 0.110、 v2 = 0.020、 v3 = 0.870。
通過如下的聯(lián)立方程式，算出高分子凝膠的溶脹平衡時的
藥液l ( Toluene )、藥液2 ( Ethanol )的重量(分別為W, 、 W2 )'
<formula>formula see original document page 8</formula>由此，平衡溶脹量以重量變化率表示的話，為6.66%。 藥液混合比Ul = 0.50的情況下也同樣計算。 W! + W2 = 6.05 重量變化率為6.05%。
藥液混合比LH = 0.25的情況下也同樣計算。 W, + W2 = 4.51 重量變化率為4.51%。 參考例
使用與實(shí)施例l相同成分、相同比例的混合藥液，通過實(shí)驗(yàn) 求出60°C日寸的每100g PPS的平衡溶月長量。
藥液混合比u1=0.75時的平衡溶脹量為W, + W2= 6.59。 即，重量變化率為6.59%。
藥液混合比u1=0.50時的平衡溶脹量為W, + W2= 6.08。 即，重量變化率為6.08%。
藥液混合比u1=0.25時的平衡溶脹量為W, + W2 = 4.30。 即，重量變化率為4.30%。
權(quán)利要求
1.一種平衡溶脹量預(yù)測方法，其由式(1)、(2)、(3)計算求出將樹脂浸漬到2成分混合藥液時的平衡溶脹量，這里，νl、ν2、ν3表示溶脹的樹脂中的體積分?jǐn)?shù)、ν1為混合藥液的第一成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、ν2為混合藥液的第二成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、ν3為樹脂的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)，χ1 2、χ13、χ23表示弗洛里-赫金斯相互作用參數(shù)、χ12為混合藥液的第一成分與第二成分的相互作用參數(shù)、χ13為混合藥液的第一成分與樹脂的相互作用參數(shù)、χ23為混合藥液的第二成分與樹脂的相互作用參數(shù)，n為結(jié)合點(diǎn)間的單體單元數(shù)，u1為混合藥液中的第一成分的體積分?jǐn)?shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的平衡溶脹量預(yù)測方法，在樹脂為 結(jié)晶性樹脂的情形中，n為將被片晶夾持的非晶部的平均厚度除 以晶格中的分子鏈軸方向上的單體單元的長度所得的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡溶脹量預(yù)測方法，結(jié)晶性樹 脂為聚苯硫醚。
全文摘要
本發(fā)明提供樹脂的2成分混合藥液的平衡溶脹量的預(yù)測方法。詳細(xì)地說，由式(1)、(2)、(3)計算求出將樹脂浸漬到2成分混合藥液時的平衡溶脹量。(公式如上)。這里，v₁、v₂、v₃表示溶脹的樹脂中的體積分?jǐn)?shù)、v₁為混合藥液的第一成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、v₂為混合藥液的第二成分的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)、v₃為樹脂的平衡溶脹體積分?jǐn)?shù)。χ₁₂、χ₁₃、χ₂₃表示弗洛里-赫金斯相互作用參數(shù)、χ₁₂為混合藥液的第一成分與第二成分的相互作用參數(shù)、χ₁₃為混合藥液的第一成分與樹脂的相互作用參數(shù)、χ₂₃為混合藥液的第二成分與樹脂的相互作用參數(shù)。n為結(jié)合點(diǎn)間的單體單元數(shù)。u₁為混合藥液中的第一成分的體積分?jǐn)?shù)。
文檔編號G01N33/44GK101363834SQ200810134939
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者藤井靖久 申請人:寶理塑料株式會社