Способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце Советский патент 1979 года по МПК G01N15/08 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОР

ПО РАДИУСАМ И ПО КАПИЛЛЯРНЫМ ДАВЛЕНИЯМ

В ПОРИСТОМ ОБРАЗЦЕ

Изобретение относится к технике исследования физических свойств веществ, а именно, к исследованиям структуры пористых тел и может быть использовано в областях техники, где находят применение пористые тела, например катализаторы, электроды аккумуляторов и других химических источников тока, фильтры, строительные материалы и др. В основном изобретении по авт. св. № 543852 класса G01 N 15/08 описан способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце. Этот способ заключается в том, что при заполнении пор образца жидкостью или освобождении от нее исследуемый образец приводят в контакт с эталонным пористым образцом и по достижении капиллярного равновесия измеряют количество жидкости в образце и эталоне. При изменении общего количества жидкости измеряют равндвесную зависимость объема жидкости в порах образца от ее количества в порах эталона. Из этой зависимости, а также из известной кривой распределения пор по капиллярным давлениям для эталона, получают искомые кривые распределения пор по радиусам или по капиллярным давлениям р для исследуемого образца. Здесь р -2ecos0/r, где о-поверхностное натяжение,© - кривой угол смачивания, г- радиус поры 1. Этот способ не позволяет контролировать точность измерений, в результате чего могут иметь место погрещности в измерениях. Источниками погрещностей являются не установление состояния- капиллярного равновесия, а также в ряде случаев некоторое изменение во времени структуры эталона или состояния его поверхности (например, за счет ее загрязнения), что приводит к изменению кривой распределения пор по капиллярным давлениям. Целью дополнительного изобретения является повыщение точности измерений. Цель достигается тем, что образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, расположенными с различных

сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонных образцов.

Kpfflffbie ра с гтрёдалё1Тйя гт6р п6 К SttTOf) я р ным давлениям должны иметь всю область вор,, содержащихся в исследуемом образце,

т: ё; сШктр радиусов пор и капиллярных давлений эталонов должен бытьШире, чем у исследуемого образца, чтобУ его кривые

распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям могли, быть независимо

измерены при йомощи каждого из этих эталонов. Послё получения Д1вух С60Т1ветСТвуюЩих кривых, например кривых распределенйя пор по радиусам, их сравнивают между собой и если отличйё между ними вполне

Шпустийбё, то результирующую кривую получают как среднюю между данными - -- ...„,.„.,

Физическая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. В случае, когда погрешность вызвана недостаточным

Длядостижения равновесия временем выдержки образцов в контакте друг с другом, то при одностороннем отводе (или подводе) смачивающей жидкости с комплекта (или на комплект) контактирующих друг с другом образцов обязательно будет иметь место неравномерное распределение этой жидкости

В пОрах одинакового радиуса, но расположенных в разных образцах. Причем поры эталонного образца, со стороны которого осуществляется отвод (например, путём испарения в окружающую среду при изоляции

от нёё всёТ остальных поверхностей комплекта) жидкости, будут менее затоплены, чем соответствующие поры в других образцах, в частности, другого эталона, расположенного с противоположной стороны комплекта от исследуемого образца. Наоборот, пОры эталона (открытого), с6 CTOjsoHbi которого осуществляется подвод жидкости в неравновесном состоянии, будут более затоплейьГ, чем сШтвётствук)щйё порьГв другОм эталоне, закрытом от массообмена с окружающей среды. В результате соответствующие кривьге распределения пор по радиусам и по капиллярным для исследуемого образца, полученные по двум этим эталонам, будут за кономёрно отличаться друг от друга. При достаточной же для Достижения капиллярного равновесия выдержке образцов в контакте друг с другом это отличие практически исчезает. В случае, когда погрешность измерения вызвана изйенением во времени структурных или ipoверхностных характеристик эталона, то совершенно ясно, что такое изменение не может быТь Одинаковым для двух эталонов,

им ёющих разную структуру, так как процессы, приводящие к этим изменениям (агломерация мельчайших частиц, приводящая

к укрупнению пор, адсорбция поверхностноактивных веществ из окружающей среды и т. д.), сами зависят от структурных свойств пористых эталонов. Это различие в измене5 НИИ структурных и поверхностных свойств эталонов, если оно имеет место, обязательно Цриводит и к различию в полученных с их помощью соответствующих кривых распределения для исследуемого образца. В этом Случае для получения правильных кривь х распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям эталоны более тщательно промываются инертными для материала эталона растворителями или заменяются на новые.

5 Пример. Для испытания способа измерения распределения пор по рад-иусам и по капиллярным давлениям был взят металлокерамический титановый образец, который является достаточно прочным и неамальгамирующимся. Эти качества необходимы,

чтобы получить правильную кривую распределения пОр по радиусам методом вдавливания ртути (ртутная порометрия). На чертеже изображены в координатах V - Igr интегральные кривые распределения пор

5 по радиусам, r/V - доля объема пор от объема всего образца (для исследуемого образца, измеренные следующими способами: а) кривая 1 (точки) получена методом ртутной порометрии; б) кривая 2 получена способом основного изобретения путем испарения во0 дЫ относительно одного эталона (№ 1), полученного прессованием под давлением, 200 кг/см платинового порошка и спеканием в течение 30 минут при 700°С. Этот эталон ранее использовался в течение 8 месяцев

5 и перед каждым употреблением промывался этиловым спиртом при комнатной температуре; в) кривая 3 получена предлагаемым способом .как средняя из двух кривых, полученных испарением , воды относительно эталона № 1 и эталона № 2 (при этом максимальное отличие этих кривых друг от друга составляло 6,2% по величине V). Эталон № 2 изготавливался путем прессования под давлением 400 кг/см2 иридиевого порошка. При проведении измерения эталоцы помешались по разные стороны от измеряемого образца. Оба эталона перед употреблением промывались этиловымспиртом при комнатной температуре; г) кривая 4 (кружки) получена-, так же, как и кривая 3, но перед измерением эталоны были более тшательнр вымыты -

0 сначала кипящей Смесью этилового спирта с серным эфиром, затем концентрированной серной кислотой, а затем дистиллированной водой (при этом кривые, построенные относительно эталона № 1 и № 2, отличались между собой на величину не более 1%).

Применение способа обеспечило контроль за точностью измерения, который позволил выявить ошибку, связанную с неустановлением капиллярного равновесия, а также вызванную загрязнением поверхности эталонов. Этим способом была получена кривая с ошибкой менее 0,5% после тщательной отмывки эталонов.

В данном примере специально для иллюстрации кривые 2, 3 и 4 были измерены полностью, хотя для контроля за точностью достаточно было измерить по нескол.ько или даже по одной точке на кривой. Это говорит о простоте и быстроте осуществления контроля.

Формула изобретения

Способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям

ол

в пористом образце по авт. св. № 543852, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, располагаемыми с различных сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонных образцов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 543852, кл. G 01 N 15/08, 1975.