[发明专利]一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法

说明书

本发明属于高分子溶液分散性测量的技术领域，具体涉及一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法，包括如下步骤：(1)设置单个叉指电极的波长数目、探测深度以及叉指电极阵列的大小；(2)测量以待测高分子上层溶液和底层溶液为介质的电容，以此选择叉指电极电容模型；(3)将叉指电极阵列紧贴在待测容器的内壁；(4)取待测高分子溶液置于待测容器中；(5)将叉指电极阵列由导线引出，与电容测量设备相连，实时获取高分子溶液不同探测深度处等效电容C_eq,ijk；(6)根据获得的叉指电极电容模型和等效电容C_eq,ijk，计算高分子溶液不同采样点处的等效介电常数ε_eq,ijk和其偏差值S，S值越小表示待测高分子溶液的分散性越好，溶液越稳定。

技术领域

本发明属于高分子溶液分散性测量技术领域，更具体地，涉及一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法。

背景技术

聚合物以分子状态分散在溶剂中形成的均相混合物，称为高分子溶液，属于胶体体系，在化学工程、能源工业、材料科学等领域有着广泛的应用，尤其因为该体系可综合溶液中溶剂与溶质两者的物理化学性能，在新材料开发领域有着重要的地位。高分子溶质通过溶胀和分散两个过程溶于溶剂中，而分散性往往是衡量高分子溶液质量优劣的一个重要指标，分散性好的高分子溶液用于其他工艺过程所得的材料性能更加优异，而分散性差的经过其他工艺过程处理的结果往往不可预期。因此快速、准确地获取高分子溶液的分散情况显得尤为关键。

目前，公开报道的高分子溶液分散性测量方法主要有粒度观测法、Zeta电位法和透光率法。粒度观测法通过观测溶液中分散相粒径分布获取其分散性。该方法获得的为统计结果，取样要求很高，且无法实现实时在线检测。Zeta电位法以分散相表面Zeta电位来评估分散体系的均匀性，但其适用材料范围有限，不能普适的解决高分子溶液分散性测量问题，且需要专门的Zeta电位测试仪器，价格昂贵成本高。透光率测量方法，只能适用于稀溶液透光体系，对于不透光材料体系无法进行测量。可见目前的测量方法都具有各种的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法，其目的在于通过叉指电极阵列对待测高分子溶液的介电常数进行测试分析以获得其分散情况，由此解决现有技术的高分子溶液分散性测量方法存在的无法实时在线检测、适用范围有限、成本高昂等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法，包括如下步骤：

(1)根据所需采样点的个数，设置单个叉指电极的波长数目、探测深度和叉指电极阵列的大小；其中，所述叉指电极阵列由m×n个多波长叉指电极结构以矩阵形式排列，探测深度由叉指电极的波长决定，波长数目等于深度方向上的样本点个数，记为p；

(2)分别以待测高分子溶液的上层溶液和底层溶液为介质，测量所述待测高分子溶液的上层溶液和底层溶液的电容，并以此选择叉指电极电容模型；其中，所述的高分子溶液的溶剂和溶质均为介电质；

(3)将步骤(1)所述叉指电极阵列紧贴于容器内壁；其中，所述的容器包括封闭腔体，所述容器内壁为容器底部或侧面；

(4)将待测高分子溶液置于所述容器内，其液面高度不小于所述叉指电极阵列的最大探测深度；

(5)将所述叉指电极阵列由导线引出，与电容测量设备相连，实时获得高分子溶液不同探测深度处的等效电容C_eq,ijk；其中，所述的等效电容C_eq,ijk中下标i和j指代所述叉指电极阵列中第i行、第j列处的叉指电极，下标k指代深度方向的样本点位置，且i≤m，j≤n，k≤p，i、j、k均为整数；