Способ измерения густоты пространственной сетки полимерного связующего в композиционном материале

(5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕС ИДЕТЕЛ К АВТОРСКОМ ОО фь) мерного ионном Ре де ч 2 - обсвязующего мная доля геля поли набухшем композиц ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Отделение Института химической физики АН СССР(56) ВШз К чч., Яозев)о 1 ЯЯозебо Р,Я. - ,).Арр, РЬузсз, 1961, ч.32, М 11, р. 2364.ГгепсЬ ОагеЫ М,У. Арр. Ро. Яс, 1980, ч.25, % 4, р. 665.54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГУСТОТЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СЕТКИ ПОЛИМЕРНОГО СВЯЗУЮЩЕГО В КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕ РИАЛ Е Изобретение относится к способам определения физико-химических характеристик, а именно густоты пространственной сетки в сшитом полимерном связующем композиционного материала, и может быть использовано в производстве резино-технических и других композиционных материалов; а также в научно-исследовательской практике.Известен способ измерения густоты пространственной сетки в полимерном связующем композиционного материала путем измеренйя равновесной степени набухания образца материала в различных растворителях, расчете густоты пространственной сетки Ре по формуле(57) Использование. в производстве резинотехнических и других композиционных материалов, Сущность изобретения: образец композиционного материала предварительно нагревают от комнатной температуры по линейному закону сначала в дилатометрическом режиме, затем после выхода на режим линейного расширения прикладывают постоянную нагрузку с помощью полусферического зонда, по глубине погружения которого определяют густоту пространственной сетки полимерного связующего. 1 табл,материале; Н - параметр взаимодействия полимер-растворитель; Ч 1 - молярный объем растворителя; Ч 0 - обьемная доля геля в набухшем полимерном связующем, 1 - функциональность узла разветвления,Недостатками этого способа является необходимость предварительного измеренияя параметра взаимодействия полимерраство рител ь и ри. обязательном присутствии используемого наполнителя, подбора растворителя, который, с одной стороны, являясь "хорошим" для полимерного связу 1 ощего, с другой не растворял бы наполнитель и не поглОщался им в процессе набухания; невозмокность количественногб учета доли растворителя заполйиршего вакуоли между полимером и наполнитзлем образуемые при набухании полимера и от-рыва его от поверхности наполнителя, а также возможность неконтролируемой деструкции пространственной сетки полимерного связующего при его набухании. Отсюда большая продолжительность измегружения зонда в образец, а густоту пространственной сетки полимерного связующего в композиционном материале рассчитывают по формуле рения (до нескольких суток) и невоспроизводимость (до ч%) измеряемых величин.Наиболее близким йо технической сущности к изобретению является способ измерения густоты пространственной сетки путем определения модуля эластичности при сжатии предварительно набухшего в растворителе образца композиционного материала и расчете искомой величины по Т ф 10 где,и- коэффициент Пуассона; Р - нагрузка;В 0 - радиус зонда; Н - глубина погружен формулезонда; В - универсальная постоянная; Т,-. Ь 8 1 температура,2 Сущность изобретения заключается а Фв 0 Й Т 15 следующем.Образец композиционного материала, где Ь - высота набухшего Образца 3 - тан- в котором полимерное связующее находит-. генс наклона прямой спаддеформация ся в сшитом состоянии, в форме цилиндра (1)1 э/(1 - фз)2 з. диаметром 3 - 5 мм и высотой 3-10 мм илиФВ ф . 20 куба с размерами граней 3-5 мм помещают Фз - объемная доля в полимере, Фв - обь в измерйтельную ячейку прибора УИПемная доля геля без наполнителя; О - диа- без приложения нагрузки, но с помещенметрисходногообразца В-универсальная ным на образец зондом, нагревают со скогазовая постоянная; Т - температураростью сканирования температуры 0,6 - 10НедоСтатками этого способа являетс 25 град/мин и выписывают прямую линейного необходимость предварительного измере- расширения образца композита, далее приния параметра взаимодействия полимер- кладывают нагрузку Р в диапазоне 0,5-150 растворитель при обязательном г (в зависимости-от степени сшивания полприсутстьии исйользуемого наполнителя, . имерногосвязующего,деформация которо- подбора растворителя, котсрый, с одной 30 го Нне выше упругого деформирования) и стороны, являясь "хорошим" для полимеР- при той же "скорбсти нагревания, что и наного связующего. с другой не раствоРял бы первом, выписывают фрагмент термомеха.наполнитель ине поглощался им в процессе нической кривой, т.е, плато высокоэластичнабухания, невозможность количественно- носги. Между. продолжением го учета доли Растворителя, заполнившего 35 дилатометрической прямой и плато высоковакуоли между полимером и наполнителемг эластичности при температуре Т определяобраэуемые при набухании полимера и от- ют величину Н, подстановкой которой в рыва его от поверхности наполнителя;а так- уравнение же возможность неконтролируемой деструкции пространственной сетк 11 пол-, 1 2 имерного связующего при его набухании.4В 12, 3 2Целью изобрегения является сокраще- . 4Во, НВТс ние времени измерения, повышение точности и безопасности. определяют густоту пространственной сетУказанная цель достйгается тем что вки полимерного связующего композита.45 способеизмерения густоты-пространствей- П р и м е р 1, Образец композиционного ной Сетки полимерного связующего в ком- материала, состоящего из мелкодисперснойозиционном материале, включающем го алюминиевого порошка марки АСд(23 деформирование образца, по величине ко- мас.Д) и полимерного связующего на осноторого судят о густоте пространственной ве пластйфицированного трансформатор- сетки поллймерйого связУющего, образец ным маслом политубадиенового каучука,50 н е н а б у х ш е г о к о м-и о з иц и о и н о -отвержденного 170 хиноловом эфире, в виде го мйтериала предваритель- цилиндра диаметром 5 мм и высотой 4 мм и о н а г р е в а ю т и о л и н е й н о и у . устанавливают в термоблок уИП. На него закону от комнатной помещают кварцевый полусферический те и п е р а т у р ы . с и а ч а л а зондс В 0 = 2 мм и нагревают от комнатной55 в дилатометрическом режиме, затем после температуры со скоростью 5 град/мин, вывыхода на режим линейного расширения пйсывают дилатометрическую прямую ио прикладывают нагрузку с помощью полу- при 60 С прикладывают нагрузку Р = 2,2 г и сферического зонда, измеряют глубину по- выписывают плато высокоэластичности при1784861 5, Как видно из таблицы, значения густотыпространственной сетки полимерного связующего в композиционном материале, иэ 20 25 30 щего в композиционном материале рассчитываюг по формуле:35Во Н, В Тст Пуассона;ал постоянная,тура. ффициенрузка;версальтемпера де р- коз Р - на В Тпри 80% содержании ПХА нарушаетсяизмерение начинает давать завышенные звоспроиэводимость результатов измер+5 - 10 и лишь для оцень редкихсето ппошность полимерпоначенил ъЪ;сия М, данным" 20% матрицы способом составляет . температуре его начала Т,= 65. Деформация образца (полимера) измеряется между продолжением дилатометрицеской прямой и плато высокоэластичности Н= 0,0154 см, чему соответствует е= 0,173 10 мол/см .П р и м е р 2. Образец композиционного материала, полученного как в примере 2, но при 58 мас.% АСДи тех же условиях испытания нагревают от комнатной температуры до 73 С в дилатометрическом режиме, нагружают грузом Р = 2,2 г и выписывают плато.высокоэластичности, При Т = 80 О, Н= 00135 см, чему соответствует рв= 0,20 10-4 мол/сП р и м е р 3. Образец композиционного материала, как в примере 1, но при 85 мас. АСДи тех же условиях испытания, нагревают от комнатной температуры до 80 С в дилатометрическом режиме, нагружают грузом Р = 10,2 г и выписывают плато высокоэластичности при Т.=+127 С, Н=0,00915 см, чему соответствует ье= 1,44 10 4 мол/см,П р и м е р 4, Образец композиционного материала, состоящего из 20 мас.% перхлората аммония (ПХА) и пластифицированного трансформаторным маслом полибутадиенового каучука; о 1 вержден ного 1% хинолового эфира, в виде цилиндра высотой 5 мм и диаметром 6 мм испытывают также, как в примерах 1 - 3, при Р =.2,0 г, Т:.= 40 С, Н, = 0,0195 см, чему соответствует ие=0,11810 4/ 3П р и м е р 5. Образец композиционного материала, как в примере 4, но содержанием 50 мас,% ПХА, при Р =2 г, Т =40 С, Н= =0,0264 см, чему соответствует ъе= 0,07510 4 мол/смз.П р и м е р 6. Образец композиционного материала, как в примерах 4 - 5, но при 70 мас.% ПХА, при Р = 1 г, Т,= 55 ОС, Н= 0,030 см, чему соответствует Ъ= 0,030 10 4 моль/см,Результаты измерений в сопоставлении скнгропьными определениями 11 методом набухания в тетрагидрофуране приведены в таблице. меренные предлагаемым способом, совпадают с данными, полученными контрольным методом, При этом воспроизводимость значений ануе в несколько раз выше, а время одного измерения в десятки раз меньше.Ф-ормула изобретения Способ измерения густоты пространственной сетки полимерного свлэук щего в композиционном материале, включающий деформирование образца, по велицине которого судлт о густоте пространственной сетки полимерного связующего, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения продолжительности измерения, образец ненабухшего композиционного материала предварительно нагревают по линейному закону от комнатной температуры вначале в дилатометрическом режиме, затем после выхода на режим линейного расширения, прикладывают постоянную нагрузку с помощью полусферического зонда, измеряют глубину погружения зонда в образец, а густоту пространственной сетки полимерного свяэую