Способ исследования пористой структуры материалов

145797 Класс 42, 13 аа СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕНЮКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В дписная группа1 М,А,Ал ПОСОБ ИССВ. Спивак-Слоницкий лер и ОВАНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫМАТЕРИАЛОВ Заявлено в Комитет пр Опубликовано в1969 г. за644061/23изобретений и открнт 1тинистров СССР 16 ноябр по делаьСовете Бюллет е изобретений6 за 96 Известно большое число способов исследования пористой структуры материалов.Наиболее распространенным способом изучения микропористой структуры является адсорбционный метод, более крупные поры изучаются методами ртутной порометрии и методом гидростатического взвешивания под давлением в несмачивающей жидкости.Изучение незамкнутых и полузамкнутых пор с радиусом 1 - 100 микрон осуществляется микроскопическим или фильтрационным способом, причем последний определяет только размеры сквозных каналов,Предлагается способ исследования пористой структуры материалов, заключающийся в том, что пробу помещают в герметичный сосуд, откачивают до определенного давления и впускают воду илн другую смачивающую жидкость, Далее при различных давлениях жидкости производят гидростатическое взвешивание после достижения равновесия, Объем пор, заполненных в данных условиях, определяют по формуле. Для определения распределения по радиусам сквозных каналов исследуемый образец покрывают парафином со всех сторон, оставляя одну сторону открытой, и производят анализ, как описано выше,Предлагаемый способ предусматривает нахождение функции распределения объемов пор по радиусам от их длины, путем использования эффекта практической независимости коэффициента заполнения тупиковых капилляров или сквозных капилляров, которые по предлагаемому способу переводятся в тупиковые. При этом коэффициент заполнения таких капилляров зависит лишь от их радиуса, начального давления воздуха и конечного давления воды или другой смачивающей жидкости, Нахождение функции производится путем определения равновесных водопоглощений при разных исходных давлениях воздуха и воды.В предлагаемом способе исследования пористой структуры материалов впервые рекомендуется применять смачивающие жидкости,145797 Давление над жидкостью 1 ата 10 100 Радиус в микронах Давление воздуха в пористом теле в дн)см"- 0 98.10 в0 5,10 е0,25 10 в0,1 100,01,10 в 0,5950,7950,90,960,997 0,1290,5550,780,9150,99 0,01460,4980,750,90,99 что позволяет производить определения при более низких давлениях ииспользовать более простую аппаратуру, а также уменьшает возможность деформации испытуемого материала в процессе измерений.Таким образом, предложенный способ выгодно отличается от ранееизвестных способов, основанных на давлении несмачивающей жидкости(ртути), простотой эксперимента и позволяет изучать диапазон пор радиусом 1 - 100 микрон.Теоретические обоснования способа сводятся к следующему. Давление, под действием которого жидкость в капилляре поднимается, равносумме внешнего давления и капиллярного давления, обусловленного поверхностным натяжением, углом смачивания и радиусом капилляра.Р,= Р,+ Р,= Р,+ - " соя ОДвижению жидкости препятствует заклиненный в капилляре воздух, сжимающийся при заполнении полузамкнутого капилляра.Движение жидкости прекратится, когда внешнее и внутреннее дав 2 вления уравняются, т, е. когда Р+ - созО = Р, - (2) где:МРРов начальное давление воздуха в капилляре;- его полная длина;- длина незаполненной водой части капилляра.Степень заполнения капилляров водой:=1 -11 Р, 2. сов О,ооо"Из формулы (3) видно, что степень заполнения капилляров зависитот радиуса и значений давления над жидкостью и давления воздуха в пористом теле.Используя зависимость степени заполнения капилляров от начального давления воздуха, получают экспериментальным путем величины,например, водопоглощения предварительно откачанных до определенного и измеренного давления образцов.Получив величины водопоглощения при одном давлении воздуха вобразце и разных давлениях жидкости, образец высушивают или берутдругой образец из той же пробы, и производят определения равновесныхзначений водопоглощения при другом давлении воздуха и разных давлениях жидкости. Различие степеней заполнения полузамкнутых капилляров разного радиуса позволяет проводить анализ пористой структурыматериалов путем определения поглощения смачивающей жидкостипри различных давлениях воздуха и жидкости в сравнительно мало изученном диапазоне 1 в 1 микрон.Ниже приводятся значения коэффициентов заполнения водой приразличных давлениях.Коэффициенты заполнения капилляровЛо 14597 Давление над жидкостью 10 днслР 10 100 Радиус в микронах Давление воздуха в пористом теле в дн/слР 10 т 5 10 в 10 с 0,1.100,01430,5080,911,00 0,1270,5 бЗ0,9151,00 0,00140,50,9011,00 Полученные опытные данные о равновесных поглощениях воды при разных значениях давления воздуха и давления жидкости сводятся в систему уравнений первой степени; Ь(Р, Р,) = "К(Р Р,) /-т;(Р- Р.) - -К(Р Р.)М(Р Р,) - равновесные значения водопоглош нияпри соответствующих значениях давления воздуха и давления жидкости;К(Р Р,) - коэффициенты заполнения капилляровданного радиуса при соответствующих значениях давления воздуха и жидкости;/ т- соответственно полные объемы капилляров данного радиуса,р+ ( +1) 11где: О,. - гидростатический вес образца, в г;1 - полный объем пор;ут и у - удельные веса исследуемого материала и жидкости соответственно. Для определения распределения по радиусам сквозчых каналов исследуемый образец правильной (например, кубической) формы парафинируют или покрывают другой, более прочной пленкой с пяти сторон, оставляя одну сторону открытой, и проводят анализ, как описано выше. Решая эту систему уравнений, получают распределение объемовкапилляров по радиусам.П р и м е р. Пробу помещают в герметичный сосуд, откачивают до определенного и измеренного давления, впускают воду (или другую смачивающую жидкость) и производят при различных измеренных давлениях воды гидростатическое взвешивание после достижения равновесия.Аналогичные измерения можно производить и при повышенных давлениях воздуха и воды, тогда аппаратура усложняется,Объем 1" пор, заполненных в данных условиях, определяетс по формле;Ло 145797 Предмет изо бр етения Редактор П. О. Мосин Текред Л. Л. Ка.иванникова Корректор 1/. В.ерасанини Подп. к вея. 25;11 - 62 г(1)ормат бум. 70 М 08/16 Тираж /00 ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6Типография, пр, Сапунова, 2. Способ исследования пористой структуры материалов путем определения равновесных значений поглощения жидкости исследуемым материалом, отл ич а ю щи Й ся тем, что, с Целю поыения точности измерения размера пор, применяют смачивающую материал жидкость, а гидростатическое взвешивание производят несколько раз при различных значениях давления жидкости и воздуха в исследуемом материале в условиях равновесия.