Способ определения реологических свойств материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N11/00 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Изобретение относится к опредёЭДению реологических свойств матермаяов, в частности низкомодульмых полимерных систем, например гедей. может быть использовано для иеоведования структурных (физических или химических) превраще.ний полимерных систем и для количественной характеристики релаксационных механических процессов.

iSseecTeH способ исследования вязкоуяругих свойств полимерных систем путем измерения во времени деформации образца под действием постоянно приложенного к нему механического напряжения 1П.

Недостатком этого способа является невозможность оценки быстрых релаксационных процессов в результате использования механического устройства, имеющего низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению пс технической сущности япляется способ . МАТЕРИАЛОВ

перемещения диэлектрических или слабопроводящих материалов под действием постоянного электрического поля,который позволяет судить о физико-механических свойствах материала.

В данном способе жидкий диэлектрик течет вверх по диэлектрической стенке в результате совместного действия пондерамоторных сил постоянного электрического поля и других факторов 2.

К недостаткам этого способа относится узкая область его применения, так как он основан на течении жидких материалов-вдоль диэлектрической

15 стенки и не позволяет исследовать нетекучие вязкоупругие материалы, в том числе и проводящие, в которых под действием электрического поля JP образуется лишь деформация поверхности. Кроме того, этот способ не (позволяет исследовать широкий диапазон времен релаксации вязкг упругих материалов и требует д;1я исспедований значительное количество вещества.

Цель изобретения - расширение области применимости способа путем возможности дополнительного исследования низкомодульных полимерных систем.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения реологических свойств материалов путем перемещения исследуемого материала под действием электрического поля, перемещают исследуемый материал путем периодической или скачкообразной модуляции напряжения электри- 5 ческого Поля, а о реологических свой ствах материалов;: судят по деформации свободной поверхности исследуемого материала и длительности ее раз вития. Способ осуществляется следующим образом. На основу наносят тонкий слой (10 75-16 см) материала в состоянии вязкоупругои жидкости, высокоэластичного геля или эластомера с малым модулем упругости UO г 10 дин/см), на который воздействуют электрическим полем с переменной амплитудой на пряжения, в результате чего на поверхности раздела материал-воздух, вследствие различия их диэлектрических проницаемостей, возникают пондерамоторные силы, приложенные к свободной поверхности слоя и вызывающие ее деформацию. На поверхности слоя образуется рельеф, форма которого за висит от пространственной структуры электрического поля, а высота определяется напряженностью электрического поля и физико-механическими характеристиками материала (.модуль упругости, вязкость, поверхностное нат жение}. Благодаря использованию элек трического поля реализуется бесконтактный метод воздействия на исследуемый материал, позволяющий деформировать свободную г оверхность слоя материала, помещенного на основу, а по величине деформации и длительности ее образования можно судить о релаксационных свойдтвах материалов. При этом количество материала для .исследований значительно уменьшается (до )по сравнению с известными способами. Воздействовать электри

ческим полем на слои материала можно, например, при помощи.проводящей основы и электрода управления в виде

тонкой иглы, помещенной над поверх- , ностью слоя. При помощи изменяющейся разности потенциалов, подаваемых между подложкой и электродом, можно легко модулировать величину пондерамоторных сил, действующих на поверхность слоя. С возрастанием модуля упругости исследуемого материала для сохранения величины деформации не.Кроме того, применение, периодической или скачкообразной модуляции электрического поля позволяет опреде,(, обходимо увеличить напряженность элек трического поля. Периодическое напряжение электрического поля, в том числе синусоидаль ное, действующее на материал, позволяет определять его релаксационные свойства в широком диапазоне частот воздействия 00 Ю .Гц), что значительно расширяет область исследуемых материалов. Скачкообразное (импульсное) воздействие позволяет получить в процессе одного измерения сразу весь спектр времен релаксации материала. В случае проводящих материалов, разность потенциалов прикладывают к слою и электроду управ ления, при этом для слоя проводящего материала той же толщины что и диэлектрического, сила воздействия электрического поля будет больше, так как поле сосредоточено между поверхностью слоя и электродом управления. Деформацию поверхности материала можно регистрировать, например, с помощью светового потока, отраженного от свободной поверхностия слоя. При этом применяют известные системы визуализации фазовой записи, например дефокусировку изображения поверхности слоя, а величину деформации, пропорциональную ярости изображения, регистрируют фотодатчиком. Предлагаемый способ применим также для изучения температурно-частотных зависимостей деформации материалов, поскольку позволяет просто осуществить термостатирование слоя материала, благодаря бесконтактному воздействию переменного электрического поля. Технико-экономический эффект изоб ретения заключается в том, что способ позволяет расширить область материалов для исследования, включая нетекучие и проводящие материалы. лить с помощью одного прибота реол гические свойства материалов в широком диапазоне частот воздействия 00-5- 10 Гц). Способ позволяет проводить исследования весьма малого количества материала (до 1С см )с использованием неразрушающего метода измерения , что может найти применение для исследования редких и дорогих образцов. Благодаря простоте осуществления и незначительному количеству энергии для деформации материалов способ позволяет уменьшить затраты на исследование реологических хара теристик. формула изобретения Способ определения реологически свойств материалов путем перемещен исследуемого материала под действи 14 электрического поля, отличаю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применимости способа благодаря возможности дополнительного исследования низкомодульных полимерных систем, перемечают исследуемый материал путем периодической или скачкообразной модуляции напряжения электрического поля, а о реологических свойствах материалов судят по величин деформации свобод- . ной поверхности исследуемого материала и длительности ее развития. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. - Иностранная литература, М., 1963, с. 104. 2.Кравцов А. А., Рачев Л. А. Перекачка с: слабопроводящих жидкостей силами постоянного электрического и гравитационного полей .- Электронная обработка материалов, № 5, 1978, с. (прототип).