Способ определения жизнеспособности отверждающейся полимерной композиции Советский патент 1988 года по МПК G01N11/16 

4i О rsD

00

Изобретение относится к способам определения и контроля технологических свойств полимерных композиций, в именно к способу определения жиз- Неспособности полимерных композиций На основе низкомолекулярных каучуков различных типов смол, используемых Ь качестве покрытий, адгезивов, за- 1ивочньгх компаундов, эластичных гер- Йетиков, и может быть использовано в шмической, приборостроительной, шектротехнической и строительной 1ромьшшенности. .

Цель изобретения - повьшение точ- рости определения и упрощение спо- to6a.

I На фиг, 1 изображен график зави- |;имости изменения периода колебаний т времени отверждения; на фиг. 2 - |график зависимости периода колебаний Ьт времени отверждения в полулогариф шческих координатах; на фиг. 3 - синетические кривые отверждения, : Сущность способа заключается в хпедующем,

: в процессе .отверждения полимерной КомпЬзиции наиболее сильно изменяются ее реологические свойства. Об из- Йенении реологических свойств можно рудить по.изменению периода колеба- 1ий зонда, погруженного в композицию ti создающего в ней динамическую деформацию сдвига в режиме вынужден- йых колебаний при постоянных ампли- Туде колебаний и амплитудном значени напряжения сдвига. Типичная кривая изменения периода колебаний в процессе отверждения изображена на фиг, 1 Композиция может быть переработана В течение временного интервала О -D л; , называемого жизнеспособность по окончании которого переработка При выбранном способе становится Невозможной, В момент времени 2 ж когда композиция теряет способность к переработке, значения периода колебаний равно Т,., На практике композиции одного и того же состава могут Иметь разные значения жизнеспособно- сти, что связано с отклонениями в температурных режимах, при которых отверждалась композиция, а также с различной активностью отверждающего фгента. Установлено, что моменту по- 1гери композицией способности к пере- j)a6oTKe соответствует одно и то же Значение периода Т колебаний. Это позволяет утверждать, что значение

периода Т колебаний, при прочих рав ных условиях (амплитуда колебаний, амплитудное значение напряжения сдвига) является хаоактерным для данной полимерной композиции и данного способа переработки, Обн аружено что при отверждении низкомолекулярных полимерных композиций кривая зависимости периода колебаний во времени с достаточной точностью аппроксимируется показательной функцией, начиная с некоторого момента, который определяется окончанием индукционного времени отверждения композиции. Так, с момента окончания индукционного времени, зависимость между периодом колебаний и временем с некоторым приближением можно записать:

Т А ехр -D ,

(1)

где Т - текущее значение периода колебаний;А - коэффициент, зависящий от

температуры процесса отверж дения и активности отверждающего агента, но независящий от времени; J - текущее значение времени прог

цесса отверждения. Зависимость (1) после проведения операции логарифмирования записывают в виде

е Т

(2)

Ti-шичный график зависимости периода колебаний от времени в полулогарифмических координатах изображен на фиг, 2, Из фиг, 2 следует, что процесс отверждения характеризуют два участка:

первый участок о- f - индуктивное время процесса отверждения;

второй участок (.- икч время от начала процесса структурирования до момента потери композицией способности к переработке,

Между интервалами времени Сииа и Dp существует зависимость, выражаемая отношением

нид

/f P

К

(3)

где К - постоянная величина, зависящая от типа композиции.

31402849

Значение периода Т колебаний, ко торому соответствует; отрезок времени о

о

.ж

-у--, определяют из системы уравнений (фиг. 2)

(4)

Решают систему (4) относительно 1;,

л - V- -ННА

. К +

ж

1+К

l(j ,

Ik

22. Тя

1 .Tk

Г

То ,„ Тдс

Ч т7

1-k

де

TXТ. К период колебаний, соответствующий моменту потери композицией способности к переработке и являющийся постоянной величиной для данного типа композиций; период, соответствующий начальному состоянию полимерной композиции и также являющийся постоянной величиной для данного типа композиции;

постоянньй для данного вида. композиции коэффициент, принимающий в зависимости

ои

;,

от вида композиции значения от 0,1 до 0,25.

Исходя из этих соображений, вели- чина периода 1. колебаний является

постоянной величиной для данного вида композиции и характеризует реологическое состояние отверждающейся полимерной композиции, соответствз ощее 10 половине времени жизнеспособности. Следовательно, значение Т можно использовать как контрольное значение при определении жизнеспособности. На фиг. 3 изображены кинетические ) 15- кривые отверждения трех полимерных

композиций одного и того же состава, .отверждаемых при различных температурах. Жизнеспособность в данном случае определяется как удвоенное значе- 20 ние интервала времени, зафиксированного от момента приготовления до момента, когда период Т. колебаний достигает заданного значения. Для раз-г

25

-I .,

30

35

40

)

та.

Tj и К определяют независимыми опытами, а контрольное значение Т вычисляют по формуле (5) или определяют эмпирически.

Способ осуществляют следующим образом.

В полимерную композицию вводят отверждающий агент и перемешивают их до момента приготовления (равномерного распределения отверждающего агента в композиции), который фиксируют. Ячейку, в которой поддерживается температура, соответствующая температуре процесса переработки, заполняют композицией и вводят в нее зонд, создающий динамическую деформацию сдвига в режиме вынужденных колебаний при постоянных амплитудном значении напряжения сдвига и амплитуде колебаний. Регистрирующее устройство 45 непрерывно следит за изменением периода колебаний зонда в процессе отверждения. Когда период колебаний достигает заданного значения, то ; этот момент времени фиксируют вновь. За жизнеспособность принимают удвоен- ньй интервал времени от момента приготовления до момента, когда период колебаний зонда достигнет заданного для данной композиции значения.

Пример 1. Для определения жизнеспособности полимерной композиции берут 20 мае.ч. низкомолекулярного силоксанового каучука СКТН, вводят в него 0,8 мае.ч. отверждающей систе50

55

51402849

мы (ос), которую используют в качестве отверждающего агента и которая состоит из этилсиликата (0,64 мае.ч.)

стигает наперед заданного значения (Т.,, 1,55 с), значение измеренного интервала времени удваивают и полуи диэтилдикапролата олова (0,16 мае,ч,с чают значение жизнеспособности для

15

20

В течение 3 мин композицию перемешивают для равномерного распределения отверждающей системы. Ячейку, в которой поддерживается температура t 22t2°Cf заполняют композицией в ко-Ю i личестве 10 г и опускают в нее зонд. Г На регистрирующем приборе набирают I контрольное значение периода Т ко- Глебаний для данной .композиции (Т,. I 1,15 с). Включают регистрирующий I прибор,

I в данном примере измеряют интер- вал времени от момента приготовления I до момента, когда период колебаний ; достигает заданного значения (т i 1,15 с), значения измеренного ин- I тервала времени удваивают, в ре- зулоьтате получают значение жизнеспо-г собнос ти. Значения жизнеспособности ; ДЛЯ данного состава на основе разных образцов каучука равны: 37±2; 48±3 и

51t3 мин.

I П р и м е р 2, Для определения ; жизнеспособности наполненной компо- I зищш берут 20 мае.ч, каучука СКТН, ; 20 мае.ч. двуокиси.кремния, вводят в ; них 0,8 мае.ч. ОС. В течение 3 мин композицию .перемешивают. Ячейку, в которой поддерживается заданное значение температуры, заполняют композицией в количестве 10 г и. опускают в нее зонд. На регистри рующем приборе набирают контрольное значение периода колебаний, равное для данной композиции .Т L 1,55 е. .Включают регистрирующий прибор,

В данном примере измеряют интервал времени от момента приготовления полимерной композиции до момента, когда значение периода колебаний доданной композиции. Жизнеспособность композиции одного и того же е остав на основе одного и того же образца каучука при температурах t 17±2 t 22±2 С и t 29±2°С соответственно равны: 10013; 7913 и 67t3 M причем композиция с жизнеспособнос 79 мин отверждалась при температур соответствующей температуре процес переработки,.

Из приведенных примеров видно, ч предлагаемьш способ в отличие от из вестных позволяет определить жизнеспособность полимерной композиции с погрешностью не более f 6% относител ных, значение которой является результатом простого удвоения измерен ного интервала времени.

25 Формула изобретени

Способ определения жизнеспособно сти отверждающейся полимерной компо зиции путем создания в ней динамич кой деформации сдвига в режиме выну денных колебаний при постоянной амшштуде, отличающийся тем, что, с целью повьшхения точност определения и упрощения епоеоба, д формацию сдвига создают при постоя ном амплитудном значении напряжения сдвига и температуре, соответствующ температуре процесса переработки, измеряют интервал времени от момен приготовления полимерной композици до момента, когда период крлебаний достигает заданного значения, и жи неспособность определяют как удвое ное значение измеренного интервала времени.

30

35

40

45

стигает наперед заданного значения (Т.,, 1,55 с), значение измеренного интервала времени удваивают и полу5

0

данной композиции. Жизнеспособность композиции одного и того же е остава на основе одного и того же образца каучука при температурах t 17±2 С t 22±2 С и t 29±2°С соответственно равны: 10013; 7913 и 67t3 причем композиция с жизнеспособностью 79 мин отверждалась при температуре, соответствующей температуре процесса переработки,.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемьш способ в отличие от известных позволяет определить жизнеспособность полимерной композиции с погрешностью не более f 6% относительных, значение которой является результатом простого удвоения измеренного интервала времени.

25 Формула изобретения

Способ определения жизнеспособности отверждающейся полимерной композиции путем создания в ней динамической деформации сдвига в режиме вынужденных колебаний при постоянной ам . шштуде, отличающийся тем, что, с целью повьшхения точности определения и упрощения епоеоба, деформацию сдвига создают при постоянном амплитудном значении напряжения сдвига и температуре, соответствующей температуре процесса переработки, измеряют интервал времени от момента приготовления полимерной композиции до момента, когда период крлебаний достигает заданного значения, и жизнеспособность определяют как удвоенное значение измеренного интервала времени.

r.c Тт

Изобретение относится к способам определения и контроля технологических свойств полимерных композиций. а именно к способу определения жизнеспособности полимерных композиций на основе низкомолекулярных каучуков, различных типов смол, используемых в качестве покрытий, адгезивов, заливочных компаундов и т.д. Цель изобретения - повышение точности определения и упрощение способа. Исследуемую композицию подвергают динамической деформации сдвига в режиме вынужденных гармонических колебаний при постоянных амплитуде н частоте, измеряют угол механических потерь в заданном интервале времени и определяют жизнеспособность, 3 ил.

IgT

C.iljl f f omSeflwffeffi/fi

0082

T бремя omSe/f)ffBeffit

Фие I

T.

;/wM

ж

r

Щк1

Z 2 г

T)HiГх;

фиг.З

дремя omeepfH eHctJ)

Г5

Т, мин.