Устройство для определения реологических характеристик полимерных материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 19.0577(21) 2487912/18-25С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Мо(23) Приоритет Союз Советских Социалистическими Республик(51) М. (л.2 С 01 И 11/00 Гмударственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 25,01,80. Бюллетень Ио 3 Дата опубликования описания 28.01,80(71) Заявитель Гомельский государственный университет(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к области исследования физических и химическихсвойств веществ, а конкретно - к устройствам для определения реологических характеристик полимерных материалов, Изобретение может быть использовано в радиоэлектронной, электротехнической и химической промышленности при изучении реологическихсвойств полимерных материалов,Известен прибор для исследованиявозникновения и роста напряжений взаливочном полимерном компаунде, содержащий литьевую форму, к центрукоторой прикреплен упругий элементв виде тонкостенного металлическогоцилиндра, измеритель деформации в виде тензодатчиков, наклеенных на внутреннюю поверхность цилиндра и связанных с регистрирукщим устройством,Прибор позволяет исследовать влияниевнутренних напряжений в заливочномполимерном компаунде на конструктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры в процессе отверждения и охлаждения полимерного материала приразличных температурно-временных условиях 1,Однако величина измеряемого прибором контактного цавления не является надежной характеристикой фи зикомеханических свойств полимерногоматериала, так как она в большей мере зависит.от конструктивного выполнения элементов прибора,Ближайшим по технической сущности к предложенному является устройство для определения реалогическиххарактеристик полимерных материалов,содержащее Форму с жесткими днищами,упругий чувствительный и нагружакщий элемент,-измеритель перемещений. Форма выполнена в виде двухстаканов, образукщих захваты образца, и съемных полутрубок, образующих цилиндрическую рабочую частьобразца. Упругий элемент выполненв виде металлической рамки, связанной со стаканами. образец отливается непосредственно в приборе. Послепредварительного отверждения материала полутрубки, оформляющие рабочуюцилиндрическую часть образца, снимаются. Под действием напряжений,возникающих .в материале в результате структурных превращений, упругаярамка деформируетсяСовместная деФормация рамки и образца регистрируется измерителем перемещений. По известной жесткости упругого элементавычисляется напряжение в образце.Строится терморелаксационная характеристика - зависимость напряженийот температурно-временных режимовотверждения образца (2),однако наличие объемных полутрубок, оформляющих рабочую часть образца сужает диапазон измерений иснижает их точность. В момент снятия полутрубок образец должен бытьдостаточно отвержден, в противномслучае он растечетсяВ результатена начальной стадии отверждения,имеющей важное значение для процесса релаксации напряжений, измерения в приборе не проводятся, Моментснятия полутрубок фиксируется наглаз, после того как уже произошлиструктурные превращения, возникли ичастично отрелаксировали напряжения.Погрешность определения момента сня тия полутрубок, т,е, начала измерений увеличивает методическую погрешность прибора, причем тем больше, чембольше химическая составляющая усадки, Неравномерная толщина образцаоформляемого в приборе. обуславливает неравномерное поле температур иструктурных превращений, При испытаниях термореактивных полимерных ма. териалов с отчетливо выраженной экзотермической реакцией отверждения 30(полиэфирных, эпоксидно-фурановыхи др) наличие утолщений вызываетдополнительный градиент температур инапряжений вблизи захватов, приводящий к искажению поля структурных деформаций в рабочей части образца, аиногда и к разрушению образца в окрестностях утолщений . Это снижаетточность измерений и надежность эксперимента. наличие съемных полутрубок и стаканов усложняет конструкцию 40прибора,, Цель. изобретения - расширение диапазона измерений, повышение надежности и упрощение конструкции.Это достигается тем, что упругийчувствительный и нагружающий элементвыполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, а боковая поверхностьформы выполнена в виде эластичнойоболочки, охватывающей эту пружину, 50торцы которой зажаты днищами.на чертеже представлена схема устройства для определения реологических характеристик полимерных материалов.55Устройство содержит форму в видеэластичной оболочки 1, снабженнойсъемной жесткой крышкой 2 и охватывающей упругий элемент в виде винтовой цилиндрической пружины 3, измеритель перемещений 4. Внутренняя 60часть формы заполнена исследуемымполимерным материалом 5, Цилиндрическая винтовая пружина выполнена изметалла. Жесткость пружины во многораз больше жесткости эластичной обо лочки. В качестве измерителя перемещений использован индикатор часового типа (с точностью 0,001 мм).Для исследования влияния темпера"туры на релаксационные характеристики полимерного материала прибор помещают в термостат (на чертеже не показан), температурно-временной режимкоторого поддерживается с помощьюавтоматических устройствУстройства работает следукщим образом,Заполняется исследуемым расплавомполимерного материала форма в видеэластичной оболочки 1, в которуюпредварительно помещен упругий элемент - пружина 3. Форма закрываетсяжесткой съемной крышкой,2 и соединяется с чувствительной головкой измерителя перемещений 5, В результате усадки полимерного материала упругий элемент 1 деформируется, Деформация измеряется с помощью измерителя 5Устройство позволяет проводитьпрямые измерения для получения реологических характеристик с моментазаливки до окончания структурных превращений и релаксации напряжений,т.е, во всем диапазоне нестабильныхсостояний полимеров. Отсутствие съемных деталей исключает необходимостьвмешательства экспериментатора, субьективизм и погрешность определениямомента начала измерений, т.е. Увеллчивает точность измерений. Постоянная толщина образца, равномерноераспределение по поверхности нагрузки и теплоотводящих элементов обеспечивают однородное поле температури деформаций в образце, что позволяет исключить возможность преждевременного ра.зрушения образца, чтоувеличивает надежность эксперимента,В приборе совмещены функции каркасаи упругого элемента, что упрощаетконструкцию прибора.Формула изобретенияУстройство для определения реологических характеристик полимерных материалов,содержащее форму с жесткимиднищами, упругий чувствительный и нагружающий элемент-измеритель перемещений,о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения диапазона измерения, повышения надежности и упрощенияконструкции, упругий чувствительныйи нагружающий элемент выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины,а боковая поверхность формы выполнена в виде эластичной оболочки, охватывающей эту пружину, торцы которой зажаты днищами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Советское радио, М., 1974,с. 31-32.2. Труды ЛИП, вып. 84, 1974,с, 47-48 (прототип).711433Составитель НПлотников а Редактор А.Виноградов Техред М.Петко Корректор Ю.Макаренко Заказ 8999/29 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г.ужгород, Ул.Проектная, 4