Лекция 7 Мокрый и сухой способы пропитки При

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Лекция 7. «Мокрый» и «сухой» способы пропитки. При «мокром» способе производства наполнитель пропитывают непосредственно перед формованием изделия и отверждением связующего. При «сухом» способе осуществляют пропитку наполнителя и одновременно частичное отверждение связующего. Основными показателями пропитке являются: ØОтносительная пористость полуфабриката; ØСтепень «наноса» связующего; ØСкорость пропитки. Чаще всего качество пропитки характеризуют степенью «наноса» связующего, которая равна процентному отношению приращения массы пропитанного полуфабриката к массе исходного «сухого» напол нителя.

Факторы, влияющие на скорость пропитки: Скорость пропитки существенно зависит от: ØФизических свойств наполнителя и связующего; ØОт структуры армирующего волокна; ØТехнологического режима пропитки. Наибольшее влияние на скорость пропитки оказывают: ØСилы поверхностного натяжения связующего; ØПоверхностная энергия наполнителя; ØСилы капиллярного поднятия связующего в порах; ØСтруктура наполнителя, характеризуемая пространственным расположением волокон, нитей, жгутов.

Факторы, влияющие на скорость пропитки: Структура наполнителя косвенно определяет его общее гидравлическое сопротивление при ламинарно-вязком течении связующего. Скорость пропитки чаще всего косвенно характеризуют динамической вязкостью связующего, причем регулировать ее и достигать заданных значений можно нагревом или охлаждением композиции. Другим способом воздействия на скорость пропитки служит создание дополнительного межслойного давления в волокнистом наполнителе, которое создают: Øнатяжением нитей или лент при формовании пакета; Øвакуумированием пропитанного волокнистого материала.

Методы оценки степени пропитки Метод, основанный на измерении электрического сопротивления волокнистого материала В данном методе предполагается, что электрическое сопротивление пропитываемого волокнистого материала зависит от содержания в материале пропитывающей жидкости. Степень проникновения пропитывающей жидкости в структуру материала определяется отношением электрического сопротивления волокнистого материала, соответствующего полному пропитыванию, к электрическому сопротивлению того же материала после его пропитывания в течение заданного времени. Тогда степень пропитки Р для определенных интервалов времени τ вычисляют по уравнению: Где: R∞ сопротивление, соответствующее полному насыщению образца жидкостью; Rτ сопротивление после пропитывания в течение времени τ. Этот метод имеет целый ряд ограничений: ØПропитываемый материал должен иметь однородную структуру; ØНежелательно слишком быстрое пропитывание, так как при увеличении скорости пропитки уменьшается точность измерения; ØПропитывающая жидкость должна быть токопроводящей Главным недостатком данного метода является то, что минимальное электрическое сопротивление достигается в тот момент, когда волокнистый материал пропитывается насквозь. При этом в дальнейшем электросопротивление не будет уменьшаться по мере заполнения жидкостью пор, в которых находился защемленный воздух.

Технология осуществления методов «мокрого» и «сухого» привеса В методе «мокрого» привеса о степени заполнения волокнистой структуры жидкостью судят по привесу жидкости, оставшейся в материале после его пропитывания и отжима. В методе «сухого» привеса степень пропитки оценивается по количеству оставшегося в материале сухого привеса вещества, содержащегося в пропитывающем растворе после сушки. Методы мокрого привеса. ØОбразец волокнистого материал пропитывают в определенных условиях, отжимают от избытка жидкости и затем взвешивают. По найденному привесу судят о пропитывающей способности данной жидкости (обычно воды). Ø Модифицированный метод «мокрого» привеса заключается в приведении в контакт тканого волокнистого материала с мокрой пористой пластиной в течение определенного времени, периодическом его взвешивании, а затем определении количества поглощенной воды, которое выражают как функцию времени; Ø Еще более совершенную методику реализуется путем введения боковой калибровочную трубки, подводящей воду к пористой пластине. В этом случае операция взвешивания может быть заменена простым замером воды в трубке.

Использование такой методики позволяет определить при поглощении воды волокнистым материалом: ØСкорость; ØМаксимальное ее поглощение. Конструктивно аппарат для реализации последний методики состоит из стеклянной воронки для фильтрования (типа бюхнеровской), в которую помещается диск из волокнистого материала и устройства для измерения скорости течения воды и калиброванной трубки, в которой находится вода, поступающая в волокнистом материале при его пропитывании. 1 – наполнитель (ткань, мат); 2 – пористая пластина; 3 кран; 4 – калибровочная трубка с жидкостью. Получение зависимости количества поглощенной жидкости за время т позволяет установить скорость поглощения W = d w /dτ и построить соответствующую кривую.

С помощью выше описанного прибора получают два характерных графика, которые построены на основе экспериментальных данных Зависимость впитывания жидкости от времени (по Виншу). Пунктиром обозначен переход от увеличивающейся скорости впитывания к уменьшающейся В случае кривой типа I жидкость хорошо смачивает стенки капилляров пористого материала, а фактором, обусловливающим скорость поглощения, является внутреннее трение жидкости. Такая кривая характеризует смачи вающийся материал. В случае кривых типа II видно, что жидкость поглощается вначале с возрастающей скоростью. При этом определяющими являются фак торы, обусловливающие скорость продвижения жидкости у межфазной границы жидкость — твердое тело — газ. Скорость впитывания может быть повышена за счет увеличения площади внутренней поверхности пористого тела. Можно предположить, что процесс поглощения жидкости пористым телом вначале определяется скоростью продвижения жидкости у межфазной границы (скорость возрастает), а затем с увеличением глубины пропитки начинает превалировать тормозящее действие сил внутреннего трения жидкости и скорость пропитки снижается Точка перехода определяется поверхностным натяжением, краевым углом и вязкостью. Относительно плохо смачиваемые материалы пропитываются именно таким образом.

Метод сухого привеса 1. Взвешивают образец материала; 2. Подвергают его в определенных условиях пропитыванию раствором или дисперсией полимеров, 3. Высушивают; 4. Снова взвешивают. Полученный привес, выраженный в процентах от массы исходного материала, может служить характеристикой пропитывающей способности жидкости. Недостатки метода «сухого» заключается в том, что он не позволяет судить о распределении пропитывающего вещества по толщине пропитанного материала, а также не позволяет учитывать таких явлений, как избирательное поглощение или отфильтровывание дисперсной фазы. В ряде случаев для оценки качества пропитки волокнистого материала часто используют «условный коэффициент эффективности пропитки» . Он определяется как отношение количества нелетучих компонентов пропитывающего раствора, оставшихся на материале при пропитке с интенсифицирующим воздействием (например, использование УЗ колебаний) с последующим отжимом, к аналогичной величине, полученной при пропитке и отжиме с тем же усилием того же материала, но без интенсификации процесса пропитки.

Условный коэффициент эффективности пропитки имеет ряд недостатков, которые заключаются в следующем: ØНа его абсолютное значение оказывают влияние условия отжима и их стабильность; ØКоличество нанесенной на волокнистый материал композиции характеризуется не только объёмом раствора, проникшего при пропитке в поры и капилляры, но и жидкостью, которая связана с волокном механическими силами (поверхностная влага), которая не характеризует глубину проникновения жидкости в поровую структуру волокнистого материала и тем самым увеличивает ошибку предложенного показателя степени пропитки. ØПринятие за единицу «коэффициента эффективности» режима пропитки без интенсификации неудобно, т. к. в этом случае степень пропитки зависит от многих факторов и этот показатель трудно стабилизировать на одном уровне. Данный показатель позволяет дать лишь относительную оценку эффективности того или иного воздействия при интенсификации процесса пропитки. Общим недостатком методов «мокрого» и «сухого» привеса является сложность определения изменения привеса образца волокнистого материала во время пропитывания.

Метод послойного анализа Данный метод используется в тех случаях, когда необходимо характеризовать способность жидкости пропитывать волокнистый материал по толщине, например собранные пакеты, маты, заготовки и т. п. Этот метод заключается в пропитывании многослойного волокнистого материала испытуемым раствором или дисперсией и последующем определении взвешиванием количества отложившейся дисперсной фазы на уточных нитях, которые взяты из различных слоев пропитанного материала. ØВзвешивают образцы строго определенной длины высушенного волокнистого материала; ØПропитывают испытуемой жидкостью в кюветах при заданных условиях; ØОбразцы вынимают из кюветы, обсушивают фильтровальной бумагой и взвешивают для определения количества поглощенной жидкости, по которому находят мокрый привес; Ø Образцы сушат при комнатной температуре, а затем в сушильном шкафу при 90÷ 100° С; ØВысушенные образцы взвешивают для определения общего сухого привеса после пропитывания, а затем определяют в них послойное содержание пропитывающего вещества. Для этого из образцов пинцетом и иглой отбирают уточные нити, лежащие в различных слоях волокнистого материала. Первые нити, лежащие у самого края, отбрасывают как недостаточно характерные; ØНити находящиеся от края образца на расстоянии 5÷ 6 мм собирают, высушивают до постоянной массы и взвешивают; ØИз полученных значений вычитают значения массы таких же нитей, отобранных из контрольного непропитанного образца такой же длины, и найденный привес выражают в процентах от массы волокна. Чтобы избежать ошибки, вызываемой некоторой неоднородностью нитей, следует брать среднее из значений массы относительно большого числа нитей.

Микроскопические методы Они основаны на микроскопических исследованиях оценки качества пропитки путем визуального анализа пропитанных образцов. Ø Метод (Хаузера) заключается в пропитке образца каучуком, получению тонких срезов с помощью микротома и дальнейшей обработкой этих срезов концентрированной серной кислотой. Серная кислота разрушает непропитанные волокна волокнистого материала и оставляет нетронутым каучук. По полученной структуре можно судить о полноте и характере пропитки материала. Ø Другой микроскопический метод основан на окрашивании пропитанных материалов и наблюдении в проходящем свете окрашенных срезов материалов. Сложность метода заключается в подборе удовлетворительных красителей для наиболее широко используемых материалов. Общий недостаток всех этих методов заключается в их субъективном характере и трудоемкости.

Метод заполнения водой В данном методе показатель оценки полноты заполнения структуры выражается отношением массы влаги, оставшей ся в материале после пропитки и последующего центрифугирования и взвешивания, к массе образца материала до пропитки. Преимущество метода заключается в исключении из расчетов «свободной» (поверхностной) влаги, которая удаляется при центрифугировании. Однако следует учитывать, что волокнистый материал кроме «свободной» влаги может удерживать большое количество (до 200%) «связанной» влаги, количество которой определяется природой волокна. Существенным недостатком этого метода является и то, что он не позволяет сравнивать количественно степень пропитки материалов, имеющих разную пористость. Это обусловлено тем, что при данной методике масса привеса влаги после пропитки связана с пористостью материала.

Вторая методика оценки степени пропитки волокнистого материала, использующая заполнение полуфабриката влагой Она основана на том, что показатель степени пропитки определяется как отношение влагосодержания материала после исследуемого режима жидкостной обработки и последующего центрифугирования к максимально возможному влагосодержанию этого же материала, но пропитанного после вакуумирования и с последующим центрифугированием: Где: δпр степень заполнения микроструктуры волокнистого материала (степень пропитки); uсв влагосодержание материала после исследуемого режима пропитки и центрифугирования; uсвmax влагосодержание того же материала после вакуумной пропитки и центрифугирования (соответствует полному заполнению всех микропустот материала), uравн равновесное влагосодержание материала до пропитки

Образец исследуемого волокнистого материала 8 закладывается в вакуум - пропиточную камеру 3. С помощью вакуум-насоса 1 в камере 3 соз дается абсолютное давление, не превышающее 1 Па. Контроль давления осуществляется по вакуумметру 5. После выдержки при этом давлении исследуемого образца шланг, соединяющий камеру с вакуум-насосом, перекрывается и в камеру 3 из специального резер вуара 4 подается предварительно деаэрированная вода. После заполнения камеры пропитывающей жидкостью производится разгерметизация камеры и находящийся в ней образец материала выдерживается в жидкости в течение 10 секунд. Пропитанный таким способом без предварительного 1 – вакуум насос; 2 – ресивер; 3 – камера; 4 –образец отжима помещается в специальные резервуар с водой; 5 – вакууметр; 6 – бюксы 7 и обезвоживается на центрифуга; 7 – бюксы для образцов; 8 – центрифуге 6. образец. Схема установки для определения показателя степени пропитки волокнистого материала по данной методике.

Метод отжига Метод может быть реализован только в случае термостойких волокон (борные, стеклянные, углеродные, асбестовые). Температура отжига до 600ºС Навеска материала 3 ÷ 5 г Где: Р 1 начальный вес образца; Р 2 – вес образца после отжига. φсв объемное содержание связующего. Метод дает большую ошибку, для снижения которой необходимо учитывать зольность связующего (Kc) и потери массы наполнителя (Kн): Где: Р 11, Р 111 начальный вес образца (связующего или наполнителя); Р 211 – вес образца (связующего или наполнителя) после отжига.

Метод определения содержания связующего в ПКМ по правилу смесей Для оценки степени наноса связующего можно использовать образцы-свидетели. Для этих образцов определяется плотность, далее через правило смеси определяется соотношение компонентов, зная плотность исходных компонентов:

Последняя стадия изготовления изделий из непрерывно-волокнистых материалов включает в себя сборку пакета и совмещенные во времени операции уплотнения пакета и отверждения связующего (химические реакции в связующем) или последовательного нагрева и охлаждения связующего (физические превращения в связующем). Она включает в себя следующие операции: Ø Сборка пакета (важнейший показатель – липкость препрега); Ø Совмещенная во времени операция уплотнения – отверждения. При этом необходимо регулировать и контролировать соотношение связующее – наполнитель в уплотненной заготовке и кинетику и глубину отверждения связующего.

Контроль липкости препрегов Для этого используется стандарт «Метод определения прочности при расслаивании и отслаивании» ГОСТ 28966. 1 91; 28966. 2 91 1 – два слоя препрега; 2 – изолирующая пленка (ПЭ или фторопласт) Формируют препрег при тех же условиях, что и при формовании изделий, например методом гидроклавного формования или прессования. Затем выдергивается пленка и получается образец, который заряжается в разрывную машину: 3 – клеммы разрывной машины

Контроль липкости препрегов (Продолжение) В процессе испытаний снимают зависимость F (усилие отслаивания, Н) вдоль длины образца. Рассчитывают удельное усилие расслаивания (раздира) на единицу ширины образца: [г/cм] 1 – барабан; 2 – намотанный препрег; 3 – клеммы разрывной машины

Контроль и регулирование состава материала в собранной заготовке Важнейшим показателем, определяющим прочностные свойства готового изделия, является соотношение связующего и наполнителя, которое окончательно устанавливается только после подачи давления и выдавливания из волокнистой пористой системы заготовки избытка связующего. Следует учитывать, что препреги, получаемые на основе волокнистых материалов обладают различной жесткостью и, соответственно, по разному деформируются приложении одного и того же давления, что приводит к получению материала с различной пористостью. Это обусловлено в первую очередь тем, что их получают из тканей, формируемых из волокон и нитей, которые также обладают различной жесткостью. Ткани для получения препрегов подразделяют по характеру плетения на: Ø Полотняные; Ø Сатиновые; Ø Саржевые; Ø Трикотажные и т. д. Собранный пакет должен быть: Ø Уравновешенным; Ø Хорошо драпироваться на оснастке.

Контроль и регулирование состава материала в собранной заготовке В процессе формования изделия собранный пакет подвергают деформированию, при этом изменяется толщина пакета, его пористость (содержание связующего) и в нем накапливаются упругие напряжения. Поэтому для получения изделий: определенных размеров, монолитных и с заданным соотношением связующего и наполнителя необходимо знать деформационные свойства наполнителя и пористость собранного пакета при различных давлениях. Главной деформационной характеристикой тканых наполнителей является эффективная жесткость С. Она зависит от: ØХимической природы волокна; ØХарактера плетения; ØОриентации волокон.

Эффективная жесткость определяется по формуле: Её можно определить при растяжении/сжатии. При растяжении она определяется в направлении основы и утка; при сжатии – перпендикулярно укладке наполнителя. Где: Р – давление, действующее на единицу площади образца при сжатии или сила, действующая на единицу ширины при растяжении. При сжатии: При растяжении: высота пакета при заданном давлении Рi; Но высота пакета в исходном состоянии длина пакета в растянутом состоянии при Рi; lо длина пакета в исходном состоянии.

Деформационная кривая собранного пакета По деформационной кривой h(Рi) можно рассчитать пористость материала (m) при различных давлениях: высота при давлении Рi. Это выражение показывает, что пористость не зависит от числа слоев. Где: Gсл вес слоя препрега (тканого наполнителя); n число слоев; S площадь слоя ткани; ρ плотность волокна; H – высота отформованного изделий. 0

Для испытаний можно использовать, либо пресс, позволяющий контролировать высоту пакета, либо разрывную машину со специальным приспособлением: 1 – пакет; 2 – нагружающее устройство

Строятся зависимости: 1 – изменение высоты пакета; 2 – деформирование приспособления без пакета 1 2 3 4

Спасибо за внимание

Лекция 8. Методы получения термомеханических кривых (температурных переходов Статический термомеханический метод (Прибор Лазуркина – Александрова) Метод применяется для определения температурных переходов в ненаполненных термопластичных материалах. 1 – образец (диаметр 20 мм и толщина 4 мм), 2 – индентор, 3 – индикатор часового типа, 4 – груз, 5 – термометр, 6 – печь, 7 – термостатирующая кремнеорганическая жидкость или глицерин. φкр1> φкр2> φкр3 Игла проникает внутрь материала и в результате Скорость подъема температуры V=2º/мин 1. получаем график: 2. Площадь индентора Sинд=1 мм 2.

Прибор ПТП -1 (весы Каргина). Метод используется для определения температурных переходов в наполненных реактопластах. 1 – образец, 2 – пуансон, 3 – печь, 4 – весы, 5 – катетометр, 6 – реперная точка; 7 – груз. При работе прибора весы разгружают и создают давление на образец. Причем образец нагружается через систему рычагов усилием сжатия. По мере увеличения температуры измеряют деформацию образца с помощью оптической системы.

Дифференциальная сканирующая калориметрия - ДСК, дифференциальный термический анализ – ДТА ДСК входит в группу физических и физико химических методов термического анализа и является одним из трех методов, с помощью которых определяются энергетические (энтальпийные) изменения в исследуемом веществе. Они основаны на измерении температуры (термометрия), самопроизвольных или компенсирующих тепловых потоков. 1. Метод ДТА относится к методам термометрии и основан на сравнении температур переходов в исследуемом веществе и эталоне. Поскольку измеряемым параметром в методе является температура, то при использовании ДТА для оценки калориметрических эффектов необходимы упрощающие предположения об однородности распределения теплового поля: температура измеряется по термо-ЭДС термопары, касающейся образца в одной точке. 2. Калориметрия Кальве (ДКК) основана на измерении самопроизвольных тепловых потоков и представляет собой более высокий уровень термического анализа, чем ДТА. В этом случае теплообмен между образцом и окружающей средой происходит по проводникам многочисленных термопар, измеряемые ЭДС которых пропорциональны тепловому потоку. Метод основан на сравнении тепловых потоков эталона и исследуемого вещества. 3. ДСК (наиболее современный метод) основан на нагревании (или охлаждении) образца и эталона с заданной скоростью при сохранении их температур одинаковыми и измерении компенсирующего теплового потока, поддерживающего температуру образца в пределах заданной программы. Таким образом, в методе ДСК измеряется разность выделившегося (поглощенного) тепла ячейкой с образцом и ячейкой с эталоном, т. е. ДСК представляет собой метод, в котором регистрируется энергия, необходимая для установления нулевой разности температур между исследуемым образцом и эталоном при нагревании или охлаждении их в идентичных температурных условиях с определенной скоростью.

Сравнение сущности методов ДТА и ДСК а б Схематическое изображение калориметрических камер в ДТА (а) и ДСК (б): 1 – образец, 2 – эталон; 3 – дифференциальная термопара; 4 – нагреватели; 5 – индивидуальные датчики (сенсоры). Наличие индивидуальных нагревателей для калориметрических камер образца и эталона в методе ДСК, а также используемые принцип сбалансированного нуля позволяют устранить недостатки метода ДТА.

Блок-схема прибора для ДСК Калориметр в этом случае состоит из введенных в электрическую цепь нагревателя двух контуров нагревания контуров средней и дифференциальной температур. Первый обеспечивает изменение температуры образца и эталона с заданной программным устройством постоянной скоростью, а второй при возникновении в образце экзо- или эндотермического эффектов устраняет автоматической регулировкой силы тока нагревателя различие в 1 – контроль атмосферы; 2 – образца и эталона, исследуемый образец; 3 – эталон; 4 – температурах поддерживая температуру камеры температурный датчик образца; 5 – образца всегда равной температуре температурный датчик эталонного образца; 6 – усилитель разности камеры эталона. Количество теплоты в температур; 7 – запись разности единицу времени, т. е. необходимый для мощностей; 8 – запись температурных этого тепловой поток, фиксируется в отметок; 9 – регулятор температуры; 10 функции температуры. – усилитель средней температуры.

Экспериментальные кривые представляют собой зависимость теплового потока (dΔQ/dt - разность энергий между ячейками с исследуемым образцом и эталоном) как функция от температуры при постоянной скорости нагревания. Кривая ДСК, позволяет определить время вязкотекучего состояния и время отверждения

Методы контроля скорости и степени отверждения Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), дифференциальный термический анализ – ДТА Площадь пика, ограничиваемая кривой ДСК и нулевой линией пропорциональна изменению энтальпии образца (ΔН). Сдвиг базовой линии обусловлен изменением теплоемкости (или веса) образца. Методы ДСК и ДТА позволяют определить время вязкотекучего состояния и время отверждения.

Наиболее просто метод ДТА можно реализовывать для контроля кинетики реакции отверждения, используя дифференциальную термопару. За счет разности температур между пробирками 1 и 2 появляется разность ЭДС на дифференциальной термопаре, которая фиксируется самописцем, что позволяет оценить время вязко-текучего состояния и время отверждения. 1 исследуемое вещество, 2 – инертная композиция, 3 – потенциометр самописец, 4 – печь, 5 – термостатирующая жидкость, 6 –дифференциальная термопара.

Дополнительную информацию можно получить, прокалибровав прибор для определения тепловой константы калориметрического блока К 0, которая характеризует его способность распределять тепло, выделяемое в реакционной ячейке. Для калибровки данной методики в ячейку 1 вместо связующего помещают нагреватель из нихромовой проволоки (диаметр проволоки = 0, 4 мм) с известным сопротивлением в течение времени t пропускается ток через спираль и получают зависимость на самописце: S – площадь под кривой пропорциональна количеству выделившегося тепла. ΔQ – количество выделившегося тепла определяется по формуле: Где: J– ток, RН – сопротивление; t – время нагрева спирали. Определяем коэффициент для разных температур, строя зависимость

Количество тепла, выделевшегося в конкретный момент времени определяем по формуле: Общее (максимальное) количество тепла при отверждении определяется по формуле: Где: qгр тепловой эффект реакции одного моля реакционноспособных групп, Далее рассчитывается степень m – Масса навески, С 0 – начальная концентрация завершенности реакции – α. реакционноспособных групп, М – молекулярная масса реакционноспособных групп. Сt 1 – концентрация реакционноспособных групп при t, С 0 – начальная концентрация реакционноспособных групп.

Скорость реакции: tg γ определяет скорость реакции С использованием данной методики можно решить следующие задачи: ØОпределить степень завершенности процесса отверждения фиксируя количество тепла, выделившееся в результате экзотермического эффекта; ØУстановить влияние наполнителя на степень завершенности реакции отверждения; ØОпределить скорость и степень расхода функциональных групп в процессе отверждения связующего.

Пластометр Канавца В этом режиме прибор настраивается исходя из следующих параметров: Vвращ. барабана = 3 см/мин; Цена деления динамометра 0, 05 МПа. Т 1 >Т 2>Т 3 Можно использовать для оценки кинетики отверждения образца. Для волокнистых полуфабрикатов с хрупкими волокнами данный метод может давать сбои, т. к. в процессе вращения коаксиального цилиндра идет разрушение волокон при сдвиге, что приводит к падению вязкости, в то время как она должна расти в результате отвержения связующего. Угол наклона определяет скорость реакции.

Метод контроля точки гелеобразования с использованием гельметра 1 – электродвигатель; 2 – сигнализатор (о достижении точки гелеобразования); 3 – счетчик времени; 4 – пружина; 5 – стержень; 6 – исследуемая композиция; 7 – печь; 8 – термостатирующая жидкость (кремнеорганическая, глицерин). Метод основан на фиксации момента резкого возрастания вязкости композиции при гелеобразовании. Позволяет только снять момент гелеобразования (αг). С помощью электродвигателя стержню задают возвратнопоступательные движения с постоянной амплитудой и частотой. При превышении вязкости композиции определенного значения, которое регулируется подбором жесткости пружины, механизм отключается, время фиксируется и раздается звуковой сигнал. Если τгел > τ переработки – нет брака.

Гельметр Исследуемую композицию извлекают и определяют количество реакционноспособных групп методом титрования и рассчитывают исходное количество реакционноспособных групп в композиции: Где: mотв. – количество отвердителя (г/100 г смолы); СРг – количество реакционноспособных групп в точке гелеобразования. Затем рассчитывается степень завершенности реакции в момент гелеобразования:

Контроль скорости и глубины отверждения экстрагированием золь фракции (прибор Сокслетт) Сущность метода заключается в постоянной возгонке растворителя и экстракции с его помощью золь фракции связующего. 1 – Сокслетт; 2 – образец; 3 – растворитель с золь фракцией; 4 – обратный холодильник; 5 – колба с растворителем, в которую перетекает растворитель из Сокслетта; 6 – электроплитка. Пробу связующего отбирают из отверждаемой композиции периодически по мере возрастания глубины прохождения реакции. Проба измельчается в порошок для уменьшения времени эксперимента и помещается в бумажный пакет. Пакет взвешивают до и после помещения пробы.

Контроль скорости и глубины отверждения экстрагированием золь фракции (прибор Сокслетт) Образец помещают в Сокслетт. Нагревается колба с чистым растворителем. Растворитель накапливается внутри Сокслетта. При достижении верхней точки правого колена растворитель начинает перетекать в колбу. Образец вынимается и сушится. Определяют потери массы, т. е. золь фракцию. Доля золь фракции рассчитывается по формуле: m 0 – масса образца до экстрагирования; mt – масса образца после экстрагирования и сушки. Доля гель фракции (α): Тангенс угла наклона кривой равен скорости реакции.

Контроль кинетики отверждения с использованием данных об объемных усадках композиции Определение объемных усадок при отверждении олигомерных композиций осуществляют методом гидростатического взвешивания. В основе метода лежит предположение, что объемные усадки композиции в процессе отверждения пропорциональны скорости и глубине отверждения. 1 – кварцевая пружина (Весы Мак Бена); 2 – образец; 3 – рабочая жидкость; 4 – термостатирующая жидкость; 5 – плитка; 6 – катетометр; 7 – реперная точка. Метод заключается в определении изменения объема или плотности отверждающейся композиции, помещенной в герметичный пакет из тонкой полимерной пленки, гидростатическим взвешиванием в изотермических условиях. Метод применим только для композиций, отверждающихся без выделения летучих (газов, НМВ и т. д. ) веществ.

Контроль кинетики отверждения с использованием данных об объемных усадках композиции Образец представляет собой сваренный пакет из тонкой ПЭТФ пленки (10 мкм), внутрь которого помещается исследуемая композиция. Пакет, взвешенный на воздухе, помещается в рабочую жидкость. Далее с помощью катетометра осуществляется контроль за глубиной погружения образца, подвешенного на пружине, во времени. По мере отверждения образец начинает погружаться, т. к. объем его уменьшается, а масса остается постоянной. Относительная объемная усадка рассчитывается по формуле: Где: lo – удлинение пружины в начальный момент времени; lt удлинение пружины через время t ; lв удлинение пружины на воздухе. Величину lв можно рассчитать по формуле где: m – масса образца, К – константа кварцевой пружины. Параллельно можно определить изменение веса образца в жидкости в любой момент времени ΔGt, ΔGmax по формуле: где: К – константа пружины.

Контроль кинетики отверждения с использованием данных об объемных усадках композиции Предположив, что величина объемных усадок при постоянной температуре пропорциональна степени конверсии реакционноспособных групп, можно определить степень отверждения в любой момент времени t, как: По зависимости от t определить эффективную константу скорости отверждения. По эффективной константе скорости, найденной при нескольких температурах отверждения, определить энергию активации процесса Кривая кинетики отверждения: 1 при комнатной температуре; 2 – при повышенной температуре.

Спасибо за внимание

Скачать презентацию Лекция 7 Мокрый и сухой способы пропитки При

MAG-Lk7-8.ppt

Количество слайдов: 47