Устройство для определения коэффициентов переноса низкомолекулярных веществ через полимерные материалы Советский патент 1980 года по МПК G01N15/08 

. И:/обретение относится к технике испытаний полимерных материалов с целью определения их физических характеристик, в частности коэффициентой переноса через полимерные пленочные материалы ниакомолекулярных жидкостей.

Известно устройство, позволяющее определять коэффициенты диффузии метана, паров бензола и четыреххлористого углерода в пленках из полиэтилена газохроматографическим методом, содержащее хроматографическую колонку, заполняемую стеклянными шариками с нанесенной на них пленкой полиэтилена .(1 .

Это устройство не может быть использовано для точных и быстрых измерений коэффициентов диффузии в связи с трудностью определения толщины пленки участвующей в процессе .обмена массы во время опыта, и длительностью подготовки эксперимента. Для оценки эксплуатационных характеристик изделий из полимерных пленочных матеркалоз необходимо знать коэффицие5гтЕ г переноса низкомолекулярных веществ, а извеслное устройство позволяет измерить только коэффициенты диффузии.

Наиболее близким техническим ре-t шением к предложенному является устройство для определения коэффициентов переноса низкомолекулярных веществ через полимерные материалы, содержа- щее диффузионную ячейку, помещённую, в термостат с нагревательным элементом и выполненную из двух камер, расположенных одна над другой и разделенных

0 испытуемой пленкой, верхняя из которых снабжена термопарой 2.

Это устройство используется для определения коэффициента переноса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) через различные полимерные пленки и основано на улавливании ПАУ тканевыми и жидкостными фильтрами.

Однако оно не позволяет определять

0 в однсм эксперименте коэффициенты переноса (диффузии, растворимости, про- . никновения) в широком интервале температур.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и температурного диапазона измерений.

Для этого верхняя камера диффузи- онной ячейки имеет полость для испыQ туемой жидкости, ограниченную металлической сеткой, впускное отверстие, расположенное сверху., и выпускные отверстия для воздуха и слива отработанной жидкости.

Объем нижней камеры заполнен ме таллической сеткой и сообщается через кран-дозатор с газовой системой хроматографа. Боковые стенки термостата имеют полость для хладагента.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - диффузионная ячейка в разрезе.

Устройство содержит: хроматограф 1 соединенный с диффузионной ячейкой 2, расположенной в термостате 3 с нагревательным элементом 4 и полостью 5 для жидкого азота, который подают из сосуда Дьюара б. Te fflepaтypy з диффузионной ячейке контролируют автоматическим самопишущим потенциометром 7. Для герметизации диффузионной ячейки 2 служат три винтовых 3 ажима 8.

Газовый баллон 9 предназначен для псэдачи газа в хроматограф 1 и диффузионную ячейку 2. Диффузионная ячейка состоит из верхней 10 и нижней 11 камер, разделенных испытуемой пленкой 12. Соединения уплотняют фторопластовыми прокладками 13.

Верхняя камера 10 имеет устройство для ввода испытуемой жидкости в полость 14, ограниченную металлической сеткой 15, состоящее из крышки 16, ёмкости 17, крана 18, переходной фторопластовой втулки 19, трубки 20. Для сбора отработанной жидкости служит трубка 21 и резервуар 22 с крышкой 23. Через кран 24 с трубкой 25 удаляют воздух из полости 14. Термопару 26 вводят через фторопластовый вкладыи 27 и уплотнительную гайку 28

Измерительный объем нижней камеры 11, заполненный металлической сеткой 29, через трубки 30 подключен к газовой системе хроматографа 1.

Устройство работает следукяушм образом.

Испытуемую пленку 12 зажимают винтовыми захшмами 8 в диффузионной ячейке 2 между верхней камерой 10 и нижней 11 камерами. Исследуемую жидкость заливают в емкость 17. Нижнюю камеру 11 диффузионной ячейки 2 промьшают газом из газового баллона 9. Отсутствие посторонних газов в измерительной камере устанавливают с помощью хроматографа 1, Затем полость 14 верхней камеры 10, предваритель:но переключив краны 18 и 24, заполняют испытуемой жидкостью или смесью нескольких жидкостей. Отбор пробы паров жидкости, прошедших через испытуемую пленку 12 в измерительную каме. ру 11, осуществляют через определенные промежутки времени. Измерения заканчивают после достижения стационарного состояния переноса паров жидкости через испытуемую пленку 12.

Время запаздывания вычисляют по уравнению:

- .

Jig-C -tl -Cg

уда

11zЬд и h- - суммарная высота пиков на хроматограмме за время Т и Tg; tr - время запаздывания, с. Коэффициент переноса рассчитывают уравнению:

г. K-g.-S

К - коэффициент калибровки хроматографа,

К - толщина испытуемой пленки, см;

S - площадь хроматографического пика,

А - Площадь испытуемой пленки.

2.

см

t - время испытания, с. Коэффициент диффузии D рассчитывают по формуле:

г

D

GV

где 5- коэффициент растворимости, cMVcM aTM.

Коэффициент растворимости G определяют из соотношения:

Р

.(5-

Т)

Предлагаемое устройство для определения переноса низкомолекулярных веществ через полимерные материалы позволяет определять в одном эксперименте коэффициенты проникновения,

диффузии и растворимости в широком интервале температур (90-470°К) одновременно для нескольких жидкостей.

Формула изобретения .

Устройство для определения коэффициентов переноса низкомолекулярных веществ через полимерные материалы, состоящее из диффузионной ячейки, помещенной в термостат с нагревательным элементом и выполненной из двух

камер, расположенных одна над другой,, верхняя из которых снабжена термопарой, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и

температурного диапазона измерений, верхняя камера диффузионной ячейки имеет полость .для испытуемой жидкости, ограниченную металлической , впускное отверстие, расположенное сверху, и выпускные отверстия