Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 9

За последние десятилетия значительно расширилось использование ультразвука в качестве источника энергии для разрыва связей и для повышения или изменения химической реактивности. Хотя акустическая кавитация играет основную роль в большинстве чувствительных к ультразвуку реакций, нет единого мнения о механизме сонохимии. Чрезвычайно важно, чтобы акустические системы, дающие начало сонохимии, были хорошо охарактеризованы, чтобы обеспечить воспроизводимость и дублирование. Результаты сонохимической реакции в значительной степени зависят от расположения реакционного сосуда. Ультразвуковые процессы, такие как эффективное перемешивание, кавитация и микропотоки, способствуют органическим реакциям. Ультразвук считается важной техникой в органическом синтезе, например, окисление с помощью ультразвука и сонохимическое гидрирование. Использование ультразвука можно рассматривать как альтернативу межфазным катализаторам. Высокоинтенсивный ультразвук может инициировать (со) полимеризацию, но также может легко вызывать деполимеризацию (например, акриловых полимеров) и деградацию. Ультразвуковые методы могут быть использованы для контроля за ходом реакции полимеризации и определения термомеханических свойств твердых частиц и расплавов полимера. Ранее сообщалось об ультразвуковых исследованиях полимерных твердых веществ и растворов.

Отверждение полимеров и смол в ультразвуковых условиях очень перспективно. Проблема определения в режиме реального времени состояния отверждения композиционных материалов, особенно в случае крупных структур, отверждаемых в автоклавах, имеет большое промышленное значение. Сообщалось о первых полностью оптических дистанционных (бесконтактных) измерениях времени распространения ультразвука в эпоксидном образце на протяжении всего процесса отверждения. Аналогично, резонансная ультразвуковая спектроскопия была применена к проблеме контроля отверждения армированного углеродным волокном эпоксидного композиционного материала бесконтактным способом. Мониторинг отверждения армированных углеродными волокнами эпоксидных композитов необходим для уменьшения количества энергии, затрачиваемой на отвержденную деталь. Использование ультразвука при приготовлении катализатора приводит к более высокому проникновению активного металла внутрь пор носителя и значительно увеличивает дисперсию металла на носителе. Основные достижения в области ультразвуковых технологий увеличили акустическую мощность и чувствительность преобразователей.

В отличие от оптических методов, акустические испытания позволяют изучать непрозрачные жидкости и твердые вещества. Лазерная акустика может быть использована для испытаний тонких пленок. Этот метод ультразвуковой и основан на поверхностных акустических волнах, индуцированных короткими лазерными импульсами. Методика полезна для неразрушающего контроля материалов с покрытием. Передача акустической волны через материал характеризуется скоростью и затуханием (эквивалент поглощения в оптической спектроскопии). Ультразвук низкой интенсивности использует уровни мощности (обычно <1 Вт / см 2), которые считаются настолько малыми, что ультразвуковая волна не вызывает физических или химических изменений в свойствах материала, через который проходит волна, то есть она не является разрушающей. Однако сообщалось, что хотя ультразвукового воздействия с частотой 10–100 МГц, интенсивностью 0,05–15 Вт / см2 и длительностью 0,1–20 минут достаточно для целей химического анализа, даже в этих мягких условиях, ультразвуковые колебания действительно инициируют и интенсифицируют окисление и восстановление, гидролиз, полимеризацию, молекулярную перегруппировку, электроосаждение металлов и сольватацию минералов и почв, а также изменяют состояния ионов в растворе.

Ультразвук низкой интенсивности довольно недорогой, способен проводить быстрые и точные измерения, может использоваться в режиме онлайн и предоставляет информацию о физико-химических свойствах. Использование ультразвуковых волн низкой интенсивности в медицине хорошо известно, например, в диагностической визуализации для акушерских / гинекологических применений и по терапевтическим причинам (терапия рака). Здесь ультразвуковой импульс используется для «исследования» исследуемого образца; Сравнение формы импульса до и после передачи и измерение времени прохождения в образце дают информацию о многих физических параметрах. Основными преимуществами ультразвуковых методов являются то, что они относительно недорогие, быстрые, точные, неразрушающие и неинвазивные и могут применяться автономно или в режиме онлайн для систем, которые являются концентрированными и оптически непрозрачными. Одним из основных недостатков ультразвуковых технологий является ослабление ультразвука маленькими пузырьками газа. Поэтому были рассмотрены новые ультразвуковые методы для определения характеристик полимерных материалов.