Способ контроля степени отверждения изделий из термореактивных полимеров Советский патент 1977 года по МПК G01N3/08 

1

Изобретение касается анализа свойств материалов, предназначено для контроля степени отверждения термореактивных полимеров и может найти применение для неразрушающего контроля изделий из стеклопластиков.

Известен способ неразрушающего контроля стененн отверждения изделий из термореактивных полимеров, заключающийся в том, что у контролируемого изделия определяют диэлектрические параметры: электрическую проницаемость или тангенс угла потерь в зависимости от частоты и ло значениям диэлектрических параметров с помощью найденной ранее градуировочной зависимости судят о степени отверждения 1J.

Известный способ не обладает достаточной точностью, поскольку на результат измерения диэлектрических параметров оказывают влияние имеющиеся в изделии пузырьки воздуха, а также остаточные напряжения.

Наиболее близким к изобретению является способ, заключающийся в том, что контролируемое изделие нагрев-ают выше температуры стеклования примерно на 50°С, затем нагружают силой в пределах его упругости, определяют параметр напряженного состояния материала - упругости для растяжения или сдвига - и по его значению с помощью установленной ранее градуировочНОИ зависимости судят о степени отверждения 2.

Недостатком указанного способа является сильное влияние физических связей между молек тами материала на точность определения степени отверл дения, представляющей собою долю молекул, связанных химическими связями в сетчатое состояние, характеризующих густоту полимерной сети. При температуре ниже точки стеклования модуль упругости определяется, главным образом, физическими связями и незначительно зависит от степени отверждения, что не позволяет ее определять с достаточной точностью. Для обеспечения необходимой точности известного способа контролируемое изделие приходится нагревать выше температуры стеклования, и полимер переходит в высокоэластичное состояние, при котором его модуль упругости зависит лишь от густоты полимерной сети, т. е. становится чувствительным к степени отверждения.

Однако нагревание изделий может привести к короблению и нарушенню их прочности, а нагрев крупногабаритных изделий представляет собой существенные технические трудности. Кроме того, указанный способ не может примеияться для определения степени отверждения материалов, у которых температура стеклования близка к темпеоатуре

деструкции за счет ирочиых физических связей и высокой концеитрации химических узлов. Так, способ не применим для композиционных материалов, например стеклопластиков, поскольку стекловолокно создает физические связи, ле устранимые нагреванием.

Целью изобретения является повышение ТОЧНОСТИ контроля степени отверждения при температурах ниже точки стеклования и обеспечение возможности контроля степени отверждения композиционных материалов, например стеклопластиков.

Для этого по предлагаемому способу в качестве параметра напряженного состояния материала изделия принимают отношение удельного количества теплоты, выделенного или поглощенного единицей массы изделия при его нагружении, к относительному значению деформации.

Отношение удельного количества теплоты деформирования к относительной деформации согласно кинетической теории сетчатых полимеров и экспериментальным данным значительно зависит от степени отверждения и при наличии физических связей. Поэтому его использование для контроля степени отверждения изделий позволяет вести контроль при температурах, меньших точки стеклования, а также контролировать степень отверждения различных композиционных материалов.

На чертеже приведен график установленной экспериментально зависимости отношения количества теплоты деформирования образцов из стеклопластика к их относительной деформации от степени отверждения.

Пример. Контроль степени отверждения связуюш,его проводят на образцах из стеклопластика. Образцы имеют длину 65 мм и поперечное сечение 6X2 мм в рабочей части и утолщени)я на концах для закрепления.

Часть образцов поочередно помешают в калориметрическую установку, снабженную узлом нагружения, и закрепляют по концам в зажимах узла нагружения. На поверхности образцов, закрепляют термодатчики, концы которых присоединены к регистрирующей аппаратуре.

Затем образцы постепенно нагружают растягивающей силой в пределах упругости. При этом регистрируют количество теплоты деформирования и относительную деформацию. По полученным результатам регистрации для каждого образца находят численное значение отношения количества теплоты деформирования к относительной деформации. Поскольку оно в пределах упругости постоянно, то его определяют при каком-либо конкретно выбранном значении относительного удлинения, У испытанной части образцов определяют степень отверждения методом инфракрасной спектрометрии и методом экстракции с использованием аппарата Сокслата. Полученные значения степени отверждения (66,5; 75,1; 91,5%) сопоставляют с определенным ранее отношением теплоты деформирования к относительной деформацш-i. При этом между упомянутыми величинами установлена хорошая корреляционная связь, представленная на чертеже. Она получена по 44 точкам для каждой из трех степеней отверждения ири относительной деформации 0,4%. Оши-бка корреляционной зависимости не превышает 3%.

Для другой части образцов также определяют отношение теплоты деформирования к относительной деформации. По значению этого отношения и найденной зависимости определяют степень отверждения.

Использование предложенного способа позволяет исключить необходимость нагрева контролируемых изделий, обеспечить контроль ивделий без опасности их коробления и .потери прочности. Кроме того, предложенный способ позволяет контролировать степень отверждения композиционных материалов.

Формула изобретения

Способ контроля степени отверждения изделий из термореактивных полимеров, заключающийся в том, что изделие нагрул ают в пределах его упругости, определяют параметр напряженного состояния материала изделия и по его значению судят о степени отверждения, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности контроля при температурах ниже точки стеклования и обеспечения возможности контроля композиционных материалов, например стеклопластиков, в качестве параметра налрял :енного состояния материала изделия принимают отношение удельного количества теплоты, выделенного или поглошенного единицей массы изделиЯ при его нагружении, к относительному значению деформации.

Источники информации,

принятые во внимание ири экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №257123, кл. G 01N 33/44, 1969.

2.Методы испытания, контроля и исследования машиностроения материалов. Под общ.

ред. чл. корр. АП СССР А. Т. Туманова, М., «Машиностроение, 1973, т. 3, с. 125.

S

Ё

30 .

60то 9D т av%