Низкочастотный реометр Советский патент 1974 года по МПК G01N11/04 

Изобретение относится к приборам для исследования ироцессов получения полимерных материалов, например, со сшитой (трехмерной, сетчатой) структурой (резинотехнические изделия, изделия из синтетических смол и т. д.). Оно предназначено для определения степени отвердения (сшивания) реакционноспособных олигомеров и плейномеров по ходу процесса как при проведении научно-исследовательских работ, так и на производстве.

Известные приборы для определения степени сшивания измеряют вязко-упругие характеристики в диапазоне низких частот вынужденных колебаний (10-10 гц), в котором усилие сдвига линейно зависит от степени сшивания.

Недостатками известных приборов являются малая частота измерений и влияние влажности среды на результаты измерений вследствие негерметичности установок.

Цель изобретения - создание прибора, позволяющего исследовать процессы отверждения олигомеров и плейномеров, т. е. повышение разрешающей способности прибора в диапазоне вязкостей 10-10 на при полной герметизации рабочего органа.

Эта цель достигается за счет того, что упругий элемент измерителя усилий сдвига выполнен составным, из герметизирующего сильфона и консольной пружины переменной

жест.кости, деформация которых измеряется электромеханическим преобразователем - механотроном, фиксирующим деформации от 0,01 до 100 мк. Эксцентрик привода :,атрицы имеет регулируемый эксцентриситет для измерения амплитуды вынужденных колебаний. Благодаря высокой чувствительпости измерителя усилий сдвига при больших амплитудах и малой жесткости упругого элемента, обеспечивается устойчивая регистрация сигнала от маловязкого олигомера (плейпомера), а при малых амплитудах и большой жесткости упругого элемента - от отвержденного продукта.

На чертеже показан предложенный низкочастотный реометр.

Реометр содержит матрицу 1, приводимую в колебательное движение эксцентриком 2, пуансоп 3, один конец которого помещен в матрицу, а другой соединен с измерителем усилий сдвига, состоящим из сильфона 4, консольной пружины 5 и механотропа С Выход механотрона подключен к регистрирующему устройству 7. Сильфон и жестко сосдннмгная с ним свободным концом консольная пружина представляют собой упругий элемент, причем СИЛЬФОН одной стороной герметично соединен с торцом кориуса 8 матрицы, а другой - с пуансоном. Снаружи на корпусе матрицы закренлены неподвижный конец консольной пружины и механотрон. Консольная пружина имеет подвижную опору 9 с микрометрическим устройством 10 для ее перемещения, которое проградуировано в единицах жесткости, изменяющейся по мере перемещения подвижпой опоры вдоль оси консольной пружины. Эксцентрик содержит две втулки равного эксцентрисистета, нарул пую И и внутреннюю 12, и червячный привод 13 для их поворота. Со сторопы эксцентрика торец корпуса матрицы герметизирован сильфоном 14, жесткость которого достаточна для поджатия матрицы к эксцентрику при любой вязкости ее содержимого. Для одновременной регистрации колебаний пуансона и вынуладенных колебаний матрицы к пуаисону крепится штифт механотрона 15, соединенного с регистрирующим устройством. Плечи штифтов механотропов выбираются с учетом лучшего использования их рабочих характеристик. Прибор имеет штуцер 16 для вакуумирования и наполнения инертным газом корпуса матрицы и штуцер 17 для заполнения матрицы 1 исследуемым веществом.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 8 матрицы вакуумируется, и через штуцер 17 в матрицу 1 под давлением инертного газа вводится порция исследуемого вещества. Затем корпус заполняется инертным газом до атмосферного давления.

Микрометрическим устройством 10 подвижную опору 9 перемещают в пололсепие, соответствующее минимальной жесткости упругого элемента, а червячным приводо.м 13 устанавливают эксцентрик 2 в положение максимального эксцентриситета. Включают эксцентрик 2, при вращении которого вещество, находящееся между стенками матрицы 1 и пуансона 3, испытывает сдвиговую деформацию. Усилия сдвига, воспринимаемые пуансоном 3, вызывают деформации упругого элемента, которые измеряются механотроном 6, а сигнал с последнего поступает на регистрирующее устройство 7. На другой вход устройства 7 приходит сигнал от механотрона 15, пронорциональный амнлитуде вынул денньтх колебаний матрицы 1. Величины модуля сдвига и тангенса угла механических потерь рассчитываются по амплитудам сигналов и

сдвигу их фаз на ленте регистрирующего устройства 7.

По мере увеличения сдвиговых усилий в затвердевающем веществе уменьшают амплитуду вынужденных колебаний матрицы 1 червячным приводом 13 и затем увеличивают жесткость упругого элемента перемещением подвижной опоры 9. На самой большой жесткости процесс можно вести, снижая чувствительность регистрирующего устройства 7.

Наряду с исследованием процессов отверждения реакционно-способных олигомеров и плейномеров, прибор позволяет изучать температурную зависимость вязкоупругих свойств полимерных материалов. Он снабжен

термостатом и имеет фиксированные частоты вращения эксцентрика в диапазоне от 10 до 10-2 ГЦ.

Предмет изобретения

Низкочастотный реометр, содержащий камеру, пуансон, матрицу, измеритель усилия сдвига, эксцентрик переменного эксцентриситета, герметизирующий сильфон, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых величин, измеритель усилия сдвига снабжен консольной пружиной с перемещающейся опорой, причем пружина соединена с герметизирующим сильфоном и механотроном.

5

t3