Способ кулонометрического определения влажностных характеристик полимерных материалов

в) КЦ51) 5 3 00 ЗОБРЕТЕНИЯ ИСАН МьфЮВ- Т, ВИВЛ ТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКПОЛИМЕРНЫ Х МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: контрольно-измерительнаятехника диффузионных свойств полимерных материалов Сущность изобретения. испытуемый материал в виде мембраны в диффузионной ячейке осушают до постоянного по величине фонового тока в кулонометрическом датчике, проводят диффузию водяных паров при постоянной разности парциальных давлений по обе стороны мембраны Сушку и диффузию ведут при атмосферном давлении. Измеряют приращения тока натекания в датчике в двух точках интервала еремее в котором производная тока по времени больше нуля, и рассчитывают коэффициенты диффузии и впагопроницаемости.Изобретение относигся к контрольноизмерительной технике, а именно к способам опрелелени диффузионных свойствполимерных материалов по отношению кводяным парам, и может быть использовано 5в промышленности, производящей и применяющей полимерные материалы для упаковки и герм".гиэации.Известны кулонометрические методы иприборы для измерения весьма малых концентраций влаги,е газовом потоке, однакодля определения влажностных характеристик такие методы сложны и трудоемки.Известен мембранный метод определения елажностных характеристик материалов в статических средах, Длительностьэксперимента по этому методу соответствуют критерию Фурье Го 0,7.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кулонометрический метод, сущность которого состоите том, что образец в виде плоской мембраныпомещен в диффу э и он ную ячейку (ДЯ), которая откачивается вакуумным насосом, еысушиеается, а затем объем ДЯ, несодержащий кулонометрическаго датчика,насыщается парами воды. С помощью кулонометрического датчика снимается зависимость потока влаги через образец отвремени вплоть до установления стационарного режима, В этом режиме скоростьпотока влаги постоянна, а поток(количествопродиффундироваешей влаги) линейно зависит от времени. Угол наклона этой линииопределяет коэффициенг елагопроницаемости Р, а время задержки (точка пересечения этой линии с осью времени) определяеткоэффициент диффузии И.Недостатком данного метода являетсяповышенная длительность определения, 4 ьчто связан э с использованием стационарного режима диффузии для выделения елажностных характеристик, При этом дляобеспечения работоспособности кулонометрического датчика введена вакуумная 45откачка системы.Целью изобретения является повышение экспрессности определения елажностных характеристикСущность изобретения состоит е следующем. Диффузию влаги в плоском образцематериала проводят при атмосферном давлении е диффузионной предварительно осушенной кулонометрической ячейке спостоянной разностью парциальных даелений воды,Скорость потока влаги через испытуемый материал согласно закону Фарадеяпропорциональна приращению тока в кулонометрическом датчике, Минимальное значимое приращение тока определяется чувствительностью измерительной схемы и заданной точностью определения влажностных характеристик.Вторая производная тока по времени должна быть положительна в отличие от прототипа, в котором за время измерения вторая производная меняет знак, т.е. время измерений соответствует согласно изобретению начальной части кривой натекания в отличие от прототипа, где достигается стационарный режим,В предлагаемом способе временные измерительные точки определяются тем, что приращения тока через датчик в этих точках значимо отличаются от нуля, обеспечивая заданную точность определения влажностных характеристик, которые рассчитываются по формулам4 тгп п 3 уй- лат,5 Л Р ехр ( - В /4 И тг)где И - коэффициент диффузии паров влаги;Р - коэффициент влагопроницаемости; В,Я - толщина и рабочая площадь испытуемого материала;К - число Фарадея;пт, и =т 21,г - ог - 1 огде Лр - разность парциальных давлений вдиффузионной ячейке;о - фоновый ток при Лр = 0;11, 12 - токИ В ДатЧИКЕ длЯ Г 1 И тг;П р и м е р, В качестве образца материала в ДЯ использовалась полиэтилентерефталатная пленка толщиной 53 мкм идиаметром 8 мм. Фоновый ток для ДЯ былравен 3 мкА.Первая расчетная точка с т= 17 минопределена при значении 1-о=0,05 мкА,равном двойной погрешности измерительной схемы при доверительной вероятности0,997. Расчетная точка 2 с тг " 18,2 минполучена при пт - 2, т.е. 1 го 1 =0,05 мкА по темже основаниям, Расчет по формулам, приведенным выше, дает И 0,063 мкм /с, р = 4.0фс,Критерий Фурье составляет в данном примере 0,0229, что дает ускорение по сравнению с прототипом в 35 раз (только на стадии диффузионного процесса).2001384 20 Составитель Н,ГорбуновРедактор Н,Соколова Техред М,Моргентал Корректор В, ПетРаш Заказ 3126 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101(56) Авторское свидетельство СССР М 1357814, кл. 6 01 М 27/02, 1986,Авторское свидетельство СССР М 1041907, кл, 0 01 М 15/08, 1982.Александрова Л.И Соболев В,В, Упрощенный кулонометрический метод опредеФормула изобретения СПОСОБ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ мАтеРиАлОВ, состоящий в том, что образец испытуемого материала в диффузионной ячейке осушают до постоянного по величине фонового тока )о в кулонометрическом датчике, проводят диффузию водяных паров при постоянной разности парциальных давлений Ь Р по обе стороны образца, измеряют ток 1 натекания в датчике и рассчитывают влажностные характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности, процессы сушки и диффузии ведут при атмосферном давлении, измеряют приращения тока в датчике в двух точках г 1 и г 2 интервала времени, в котором вторая производная тока по вреления влажностных характеристик полимерных материалов. Сб. Электронная техника, серия 8, Радиодетали, 1969, вып, 2(15), с, 95-102. мени больше нуля, а коэффициенты диффу зии О и влагопроницаемости Ррассчитывают по формуламяямдй=4 г 2 1 пт/иЮг-о) дг155 Л р ехр( - Я /4 Ртфгде В и 5 - толщина и площадь образца;К - число Фарадея;,3-.)оП= г 2/г 1,Ь р - разность парциальных давленийводяных паров в диффуЗионной ячейке;25 )о - фоновой ток;3 1, Л 2 - токи в датчике для г 1 и г 2.