Устройство для определения реологических характеристик полимерных материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к области и следования физических и химических свойств веществ, а конкретно - к уст ройствам для определения реологических характеристик полимерных материалов, Изобретение может быть использовано в радиоэлектронной, электротехнической и химической промышленности при изучении реологических свойств полимерных материалов. Известен прибор для исследования возникновения и роста напряжений в заливочном по.1имерном компаунде, со держащий литьевую форму, к центру которой прикреплен упругий элемент в виде тонкостенного металлического ци.пиндра, измеритель деформации- в ви де тензодатчиков, наклеенных на внут реннюю поверхность ци.пиндра и связан ных с регистрирующим устройством. Прибор позволяет исследовать влияние внутренних напряжений в заливочном полимерном компаунде на конструктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры в процессе отверждения и охлаждения полимерного материала при различных температурно-временных условиях 1 , однако величина измеряемого прибором контактного давления не является нгщехчной характеристикой физикомеханических свойств по.лимерного материала, так как она в большей мере зависит, от конструктивного выполнения э.пементов прибора. Ближайшим по технической сущности к предложенному является устройство для определения реалогических характеристик полимерных материалов, содержащее форму с жесткими днищами, упругий чувствительный и нагружагадий элемент,-измеритель перемещений. Форма выполнена в виде двух стаканов, образугацих захваты образца, и съемных полутрубок, образующих цилиндрическую рабочую часть образца. Упругий элемент выполнен в виде металлической рамки, связанной со стаканами, образец отливаетСЯ1 непосредственно в приборе. После предварите.пьного отверждения материала полутрубки, оформляющие рабочую цилиндрическую часть образца, снимаются. Под действием напряжений, возникаюйдих .в материале в результате структурных превращений, упругая рамка деформируется. Совместная деформация рамки и образца регистрируется измерителем перемещений. По известной жесткости упругого элемента

вычисляется напряжение в образце. Строится терморелаксационная характеристика - зависимость напряжений от тег ературно-временных режимов отверждеяия образца 2.

однако наличие объемных полутрубокf оформлякщих рабочую часть образца сужает диапазон измерений и снижает их точность. В момент снятия полутрубок образец должен быть достаточно отвержден, в противном случае он растечется. В результате на начальной стадии отверждения, имеющей важное значение для процесса релаксации напряжений, измерения в приборе не проводятся. Момент снятия полутрубок фиксируется на глаз, после того как уже произошли структурные превращения, возникли и частично отрелаксировали напряжения Погрешность определения момента снятия полутрубок, т.е. начала измереНИИ увеличивает методическую погрешность прибора, причем тем больше, че больше химическая составлякадая усадки. Неравномерная толщина образца оформляемого в приборе, обуславливает неравномерное поле температур и структурных превращений. При испытаниях термореактивных полимерных материалов с отчетливо выраженной экзотермической реакцией отверждения (полиэфирных, эпоксидно-фурановых и др.) наличие утолщений вызывает дополнительный градиент температур и напряжений вблизи захватов, приводящий к искажению поля структурных деформаций в рабочей части образца, а иногда и к разрушению образца в окрестностях утолщений. Это снижает точность измерений и надежность эксперимента. Наличие съемных полутрубок и стаканов усложняет конструкцию прибора.

., Цель, изобретения - расширение диапазона измерений, повышение надежности и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что упругий чувствительный и нагружающий элемент выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, а боковая поверхность формы ВЕзШОЛнена в виде эластичной оболочки, охватывающей эту пружину, торцы которой зажаты днищами.

На чертеже представлена схема устройства для определения реологических характеристик полимерных материалов..

Устройство содержит форму в виде эластичной оболочки 1, снабженной съемной жесткой крышкой 2 и охватывакхцей упругий элемент в виде винтовой цилиндрической пружины 3, измеритель перемещений 4. Внутренняя часть формы заполнена исследуемым полимерным материалом 5. Цилиндрическая винтовая пружина выполнена и металла. Жесткость пружины во много раз больше жесткости эластичной обо

лочки. В качестве измерителя пере-, мещений использован индикатор часового типа (с точностью 0,001 мгл) ,

Для исследования влияния температуры на релаксационные характеристики полимерного материала прибор помещают в термостат (на чертеже не показан) , температурно-временной режим которого поддерживается с помощью, автоматических устройств.

Устройство работает следующим образом.

Заполняется исследуемым расплавом полимерного материала форма в виде эластичной оболочки 1, в которую предварительно помещен упругий элемент - пружина 3. Форма закрывается жесткой съемной крышкой ,2 и соединяется с чувствительной головкой измерителя перемещений 5. В результате усадки полимерного материала упругий элемент 1 деформируется. Деформация измеряется с помощью измерителя 5.

Устройство позволяет проводить прямые измерения для получения реологических характеристик с момента заливки до окончания структурных превращений и релаксации напряжений, т.е. во всем диапазоне нестабильных состояний полимеров, отсутствие съемных деталей исключает необходимость вмешательства экспериментатора, субъективизм и погрешность определения момента начала измерений, т.е. увешчивает точность измерений. Постоянная толщина образца, равномерное распределение по поверхности нагрузки и теплоотводящих элементов обеспечивают однородное поле тег-тератур и деформаций в образце, что позволяет исключить возможность преждевременного разрушения образца, что увеличивает надежность эксперимента. В приборе совмещены функции каркаса и упругого элемента, что упрощает конструкцию прибора.

Формула изобретения

Устройство для определения реологических характеристик полимерных материалов , содержащее форму с жесткими днищами,упругий чувствительный и нагружающий элемент-измеритель перемещений, о тличающееся тем,что, с целью расширения диапазона измерения, повышения надежности и упрощени конструкции,.упругий чувствительный и нагружающий элемент выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, а боковая поверхность формы выполнена в виде эластичной оболочки,охватывающей эту пружину,торцы которой зажаты днищами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Советское радио, М., 1974, с, 31-32.

2.Труды ЛИАП, вып. 84, 1974, с, 47-48 (прототип).

Г