Устройство для исследования пластичности и кинетики процесса отверждения полимерных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к химическму машиностроению, а именно к измерительньям приборам для исследования пластичности и кинетики процесса отверждения полимерных термореактивннх материалов, переработку которых в изделия осуществляют с применением нагрева в электрическом поле ТВЧ

Известен прибор для иccлeдoвaния пластичности и кинетики процесса от-верхсдения полимерных .материалов, со держащий просс-форму,ротор,погруженный в исследуемую среду, механиз вращения ротора и устройство для измерения крутящих моментов l .

Недостатком прибрра является низкия точность получаемых результатов так как конструкция позволяет осуществлять только конвенционный нагрев исследуемьлх полимерных материалов от стенок Нагретой пресс-формы.

Наиболее близким к.предлагаемому является устройство, содержа1цее пресс-форму для исследуемого материла с плунжером, ротор, погружаемый Б .исследуемый материал и связанный посредством прибора для измерения крутящих моментов с приводом 2 . .

Однако прибор отличается невозможностью моделирования натурных условий переработки и отверждения полимерных материдлов в процессе исследования при их нагреве, что снижает точность исследования пластичности и кинетических параметров процесса отверждения полимерных материалов, переработка которых в . -изделия осуществляется в промышленных условиях с применением высокочастотного нагрева.

Физическая природа конвенционного и высокочастотного нагрева полимерных материалов имеет принципиальное различие. Это приводит к тому, что при высокочастотном (ВЧ) нагреве полимерные материалы имеют лучшую пластичность и, главным образом, существенно интенсифицируется процесс химического структурирования при отверждении по сравнению с конвенционным нагревом, В результате характеристики материала, определенные на описанном приборе при конвекционном нагреве, имеют недо. пустимо большую погрешность по отношению к аналогичным характеристикам при ВЧ нагреве. Поэтому использование полученных на приборе результатов в технологической практике изготовления изделий из полимерных материалов с ВЧ нагревом не предоставляется возможным из-за низкой точности определения результатов, поскольку условия испытания материала в приборе не соответствуют натуральным. Это может привести к существенному изменению качест

ва материала в процессе изготовления и браку изделия,

Так как описанный прибор предназначей для исследования поведения полимерных материалов в процессе переработки и отверждения и оптимизации режимов изготовления изделий из-них, то использование полу ченных результатов в технической практике возможно при условии комплексной оценки качества по основным эксплуатационным характеристикам, которые необходимо определять на каждом режиме испытания материала. В процессе испытания на приборе образец материала подвергают сдвиговому разрущению при вращении ротора, что не позволяет использовать его для других видов испытаний при определении контрольных характеристик качества материала (физико-химических , физико-механических, теплофизических, диэлектрических и т,п.), Это ограничивает возможности прибора и усложняет цикл исследования материалов,

Цель изобретения - повышение точности исследования пластичности и кинетики процесса отверждения полимерных материалов и расширение функциональных возможностей прибора путем обеспечения возможности параллельного изготовления в идентичных условиях образца для комплекской оценки качества материала.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования пластичности и кинетики процесса отверждения полимерных материалов, содержащее пресс-форму для исследуемого материала с плункером, ротор, погружаемый в исследуемый материал и связанный посредством прибора для измерения крутящих моментов с приводом, дополнительно содержит электрод в виде тонкостенного цилиндрического стакана с подвижным в осевом направлении, дном, жестко соединенным с п-лунжером, и генератор высокой частоты, плунжер выполнен из диэлектрического материала, причем стенки электрода расположены коаксиально боковой поверхности ротора и плунжера, находятся между ними и образуют зазоры одинковой величины, пресс-форма и ротор подключены параллельно к низкопотенциальному выводу генератора высокой частоты, а электрод к высокопотенциальному.

На чертеже изображен прибор, общий вид, разрез.

Прибор содержит пресс 1, шток 2 которого снабжен, например, бойонет ным затвором 3, взаимодействующим с фланцем плунжера 4 и пресс-формы 5.Плунжер выполнен из диэлектри.ческого атериала, содержит первую втулку б для повышения износостойкости по сопрягаемой с пресс-формой поверхности и электрод 7 в виде тонкостенного цилиндрического стакана с подвижным в осевом направлении дном 8. С противоположной плунжеру 4 стороны пресс-форму 5 .замыкает ротор 9, центрирующийся относительно нее второй втулкой 10, выполненной из/диэлектрического материала. Внутренняя поверхность электрода 7 с дном 8 и рабочая поверхность ротора 9 снабжены продольными рифами и образуют рабочую полость с зазором постоянной величины.

Наружная поверхность электрода 7 образует с пресс-формой 5 кольцевую рабочую полость с зазором, равным величине зазору внутренней рабочей полости. Ротор 8 соединен посредством прибора 11 для изме эения крутящих моментов с приводом 12.

Пресс-форма 5 и.ротор 9 подключены параллельно к низкопотенциальному (например, заземленному) выводу, а электрод 7 плунжера 4 - к высокопотеницальному выводу генератора 13 высокой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Навеску исследуемого материала загружают в предварительно прогретую пресс-форму 5 с установленным в ней ротором 9 и запрессовывают с помощью пресса 1 плунжером 4. При этом избыток материала вытесняют через дренажные каналы плунжером 4, который в конечной фазе формирования образует с помощью электрода 7 два образца 14 и 15 исследуемого материала. Не снимая давления, | Ълектрод 7, пресс-форму 5 и ротор 9 подключают к генератору 13 ВЧ и включают-ВЧ нагрев. Высокошэтенциальный электрод 7 образует с пресс5 формой 5 и ротором 9 параллельно подключенные, высокочастотные конденсаторы, рабочей нагрузкой .которых являются соответственно образцы 14 и 15 материала. Осуществляют

o ВЧ нагрев исследуемого материала до- заданной температуры и вьщерживают его при этой температуре путем соответствующего изменения напряже нйя на электродах. После обеспечения

5 заданного режима тепловой обработки материала включают ротор 9 и по величине крутящего момента,- регистрируемого прибором 11 для измерения крутящих моментов, судят о пластич0 ности или кинетике процесса отверждения (первый образец 14). Затем с помощью пресса 1 извлекают плунжер 4 и пресс-форму 5, имеющую, как правило, разъемный корпус, из гнез5 Дз прибора. Из пресс-формы 5 извлекают второй образец 15, по которому судят о качестве материала. Удаляют остатки материала с поверхности ротора и внутренней поверхности электрода путем осевого выталкивания дна 8, имеющего наружную поверхность, сопрягаемую с внутренней поверхностью электрода 7, пресс-форму собирают, приводят прибор в исходное состояние, и цикл исследования повторяют.

5 Применение предлагаемого устройства Позволяет повысить точность исследования, моделироватЬ натурные условия при испытании материалов, расширить функциональные возможности.

,

n

f4

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ И КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ ПОЛИМЕРНЬ Х МАТЕРИАЛОВ, содержащее пресс-форму для исследуемого материала с плунжером, ротор, погружаемый в исследуемый материал и связанный посредством прибора для измерения крутящих моментов с приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследования и расширения функциональ|ных возможностей устройства, онц. дополнительно содержит электрод и 1виде тонкостенного цилиндрического Стакана с подвижньм в осевом направлении дном, жестко соединенным с, плунжером, и генератор высокой частоты, плунжер выполнен из диэлектрического материала, причем стенки электрода расположены коаксиально I боковой поверхности ротора и плунжера, находятся между ними и образуют I зазоры одинаковой величины, прессФор ла и ротор подключены параллельно к низкопотенциальному выводу генератора высокой частоты, а элект(Л род - к высокопотенциальному.