Устройство для определения паропроницаемости материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к технике измерения диффузии, а именно к устройствам для определения паропроницае- мости материалов, и может быть использовано для исследования проницаемости полимерных пленок.

Цель и:9(0ретения - повышение точ- ности путем иск.чючения погрешности в определен1П1 массы вещества, продиФ- фундирпвлшмсги через испытуемый материал и ,)бир()нлнного испытуемым мате риалом.

Ца чррк х.е схематически представлено iiiH H.- .ai ;u Moe устройство.

Устройство для определения паро проницаемости материалов содержит аналитические весы 1 с отверстием 2 в корпусе, на коромысле 3 которьк с помощью держателя Д закреплен измерительный сосуд 5 с веществом-источником пара 6, гермети ию закрытый испытуемым материалом 7. Сосуд помещен в емкость-нагреватель В с отверстием 9. Для настройки весон на необходимую чувствительность на стрелке 10 установлен подвижный противовес 11. Контроль чувствительногти осуществляют с помощью шкалы 12. /К рЖ Чтсль 4 уста-, новлен в отнерстия 2 и 9.

сл

N3

СО

о

Устройство работает следующим об- 1),чиом.

После закрепления сосуда 5 на держателе 4 и компенсации веса сосуда противовесом 11 с помощью разновесов устанавливают равновесие весов и задают рабочую температуру. В процессе эксперимента уменьшается количество вещества-источника пара в измеритель ном сосуде, что ведет к нарушению равновесия весов, которое восстанавливают изменением веси разновесов.

Характеристикой паропроницаемости является коэффициент диффузии, кото- рый рассчитывак Т по формуле

D

ASLl

(C. - С)

(1)

где Q количество вещества, продиф- фундировавшего за время Ь через испытуемый материал с поверхностью S; Ь - толщина пленки;

С и С - концентра1и1я диффундирующего вещества с внутренней и внешней сторон пленки, соответственно .

Если растворимость пара в полимере подчиняется закону Генри, то

С С.Р,(2)

где Р - давление пара;

G - коэффицие 1т растворимости

(сорб1у1и) . Из (1) и (2) следует, что

и AQb.

UPGSb

(3)

Считая, что коэффициент проницаемое- Q ти II равен

П Об,()

получаем

П - -uQl}. p

(5)

где up- разность упругости водяных

паров с внутренней и внешней стороны пленки (значения взяты из справочных таблиц). Испытание устройства проводят на пленке полиэтилена и на пленках ЭЛ-2 и ЭЛ-3 эпоксиолигомера марки Э-05К, отвержденного феноло-формальдегидным олигомером Ф11Ф-1 или смесью олигоме- ров ФПФ-1 и гексаметоксиметилмелами- ном ГН-3. РЬмеритсльный сосуд в виде бюкса из кварцевого стекла имеет размеры: BiryTpeHHioi диаметр сосуда и диаметр рабочей части пленки 6,4840 см; высота сосуда с крышкой 1,6 см; количество вещества - источника пара не более 6 г; толщина исследуемых пленок 0,005-0,02 см. При измерении используют лабораторные весы АДВ-200. Отверстие, соединяющее камеру весов с емкостью-нагревателем, через которое проходит держатель измерительного сосуда, имеет форму эллипса с осями d, 9 мм и d 5 мм. Максимальная температура t в емкости- нагревателе 90 С, при этом температура t в камере весов практически не изменяется. Держатель Г-образной формы из кварцевого штабика диаметром 3 мм имеет плечи длиной 5 и 10 см.

Пример 1. Для калибровки устройства берут пленку полиэтилена: h 0,02051 см; t .

л, ч J Q, г UQ,

Q - масса сосуда с веществом - источником пара и нленкой после заполнения сосуда водой до и после установления постоянной во времени убьши массы Q за время Л iП

0 д2 0 д р2051

ЗГ,801- 33,0032-120,1

-9 г

см-ч-торр

AQj.

(3,42±0,01)- 10

Величину адсорбции

опреде ПА

ляют по разности масс , пленки до и после определения прони щемости, отнесенной к первоначальной массе пленки . Для нахождения ДQод определяют массу сосуда с пленкой до заполнения сосуда водой, которая составляет 16,1035 г и массу сосуда с пленкой после проведения измерения проницаемости и удаления из сосуда оставшейся воды, которая составляет 16,1103 г:

ЬРад 0,0068 г: Qn 0,6138 г;

о 0111 - --.

,6138

Коэффициент сорбции

5J529077

G AQ ал 1 0i0068: p 93i

Qn, u p

0,6138-31 ,801

„-4

(3,2AiO,01).-10 -5-

где у - плотность пленки. Из (4)

3.42 10

-q

3 2440 - -0

-5 СМ

±0,05)- 10

ч

Пример 2. Пленка ЭЛ-2: h а, 00631 см; t .

Изобретение относится к технике измерения диффузии и может быть использовано для исследования проницаемости органических и неорганических пленок. Целью изобретения является повышение точности путем исключения погрешности в определении массы вещества, продиффундировавшего через испытуемый материал и адсорбированного испытуемым материалом. Устройство содержит измерительный сосуд с источником пара с герметичным креплением испытуемого материала. Измерительный сосуд размещен в емкости -нагревателе, установленной на крышке аналитических весов, стрелка которых выполнена с подвижным противовесом. Весы соединены с измерительным сосудом держателем Г-образной формы, жестко закрепленным на коромысле весов над точкой опоры коромысла и установленным в отверстия в емкости - нагревателе и корпусе весов. 1 ил. 1 табл.

10

„ О,0252-0,00631,, .

ЗГ:80ГЗЗ:0032 228:4- (6.621-0, 03) I О

-i;t-- l -...----

с .(6,зio,з,.,,,,--:

см -ч . торр

0,2561-31 ,801 -. - .-. - см -торр ° -6-#Г5° -- (1.0510.05)40- 2.9..

Пример 3. Пленка ЭЛ-3: Ь

0,0280-0,00587, ,. ,- ..,, , -io

-ЗГ:80ГЗЗ:ООЗГ569:Г (2,75iO,01) -10

AQau- о oi67 J6 7 - Qnft0,2402 u,uio/ Jb,/ ,

, 0 0040-l,240,

- -0 2402-з1780Г (6,i0.3) 10 ---37 2,75-10 °

.- - J.

6,4-JO-

(4,3+0,2) -10

Использование предлагаемого уст - ройства для определения паропроницае мости материалов позволяет исключить систематическую ошибку в определении массы продиффундировавшего вещества, вносимую конденсацией паров на держателе измерительного сосуда} повысить точность определения массы вещества, продиффундировавшего через испытуемый материал, и определить массу вещества - источника пара, адсорбированного испытуемьп материалом Г-образная форма держателя позволяет расположить измерительный сосуд над одним из плечей коромысла весов и достичь необходимой чувствительности Жесткое закрепление держателя на коромысле весов над точкой опоры коромысла приводит к тому, что изменение момента сил, возникающее вследствие конденсации паров на держателе, ста новится равным нулю. Это позволяет исключить нклад в определении массы продиффундировавшего вещества, вносимый конденслпией паров на держателе измерительного С(суда, и устраняет

10

см -ч . торр

20

0,00587 см; t .

см

ч

1,210

- О см

35

систематическую ошибку в определении массы.

Формула изобретения

Устройство для определения паро- проницаемости материалов, содержащее емкость-нагреватель с отверстием, размещенный в ней измерительный сосуд с источником пара с герметичным

креплением испытуемого материала, аналитические весы с коромыслом, в корпусе которых вьтолнено отверстие и соединенные с измерительным сосудом с помощью держателя через отверстие

в емкости-нагревателе и корпусе весов, отличающееся тем, что, с целью повьпяения точности путем исключения погрешности в определении массы вещества, продиффундировавшего

через испытуемый материал и адсорби-, рованного испытуемым материалом,держатель измерительного сосуда выполнен Г-образной формы и жестко закреплен на коромысле весов над точкой опоры

коромысла, емкость-нагреватель закреплен на крьш1ке аналитических весов, а стрелка песов выполнена с подвижным противовесом.