Изобретение относится к контролю и исследованию свойств материалов и может быть применено для контроля качества поверхности полимерных материалов.
Известен способ контроля качества поверхности материала. По этому способу в материале возбуждают поверхностные акустические волны и фиксируют воздействие на них поверхностных дефектов, при этом снимают амплитудно-частотную характеристику волн, прошедших через материал, и по частоте минимума первой производной этой характеристики судят о качестве поверхности 1.
Недостатками данного способа являются его ограниченные возможности, так как он не применим к материалам, не проводящим поверхностные акустические волны, например к полимерным материалам, большее время контроля качества поверхности, так как необходимо возбудить в материале поверхностные акустические волны, измерить амплитудно-частотную характеристику прохождения этих волн, обработать полученные данные испытаний.
Наиболее близким к предлагаемому является способ «онтроля дефектности структуры полимерных материалов, заключающийся в .предварительной выдержке полимерного материала в электрическом поле и последующем измерении тока, протексцощего через образец. По этому способу образец поляризуют в электрическом поле при повышенной температуре до насыщения, охлаждают, не отключая поля, а затем,
10 подключив образец к измерителю тока, термически деполяризуют, измеряя возникающий при этом ток термостимулированной деполяризации 2j.
Недостатком этого способа являет15ся большое время для его осуществления, так как материал нужно поляризовать при повышенной температуре в течение определенного времени, охлеикдать, не отключая электрического по20ля в течение времени, не меньшего времени поляризации, затем вновь нагревать для измерения возникающего тока термостимулированной деполяризации.
25
К недостатку способа относится факт .изменения первоначальных свойств материала из-за продолжительного действия повышенной температуры.
К недостатку способа также отно30сится его малая надежность, так как величина тока термостимулированной деполяризации зависит от времени и температуры поляризации, которая обычно выше температуры стеклования, в то время как температура стеклования в результате указанных видов ста рения обычно изменяется,, т.е. нельзя заранее предугадать нужную температу ру и время поляризации, что сказывается на значении тока термостимулированной диполяризации и, следовательно, на надежности и достоверност способа. Цель изобретения - повышение эксПрессности и надежности способа. Поставленная цель достигается тем что в способе контроля дефектности структуры полимерных материалов, заключающемся в предварительной выдерж ке полимерного материала в электрическом поле и последующем измерении тока, протекающего через образец, ис следуемый образец поляризуют в посто янном электрическом поле, создаваемо плоскими электродами, при комнатной температуре, а затем через заданное время образец помещают между двумя другими плоскими электродами, один и которых вибрирует, и измеряют велич ну поверхностной плотности нанесенных зарядов, по которой судят о дефектности структуры. На фиг.1 представлено устройство для осуществления способа на фиг.2- зависимость между величиной электрической прочности (ЕПР), характеризующей концентрацию дефектов в материале, и величиной напряжения на динамическом конденсаторе, для поликапро амидной пленки ПК-4, в которой искус ственное изменение электрической прочности проводят облучением пленки УФ-светом; на фиг.З - зависимость между концентрацией субмикротрещин, определенной методом дифракции рентгеновских лучей под мёшыми углами по интенсивности диффузного рассеяния, и величиной напряжения на динамическом конденсаторе после поляризации для поликапроамидной пленки, в которой изменение концентрации субмикротрещин производят УФ-облучением образца; на фиг.4 - зависимость между напряжением на динамическом конденсаторе и временем электрического .старения для поливинилхлоридной пленки ПВХ-В-118. Устройство содержит испытываемой , о.бразец 1, металлические электроды 2, подключенные к источнику 3 напряжения постоянного тока, неподвижную обкладку 4 динамического конденсатора и подвижную обкладку 5 кон-ден сатора, совершакицую колебания относи тельно образца 1 и обкладки 4 при по мощи вибровозбудителя б (в качестве которого используют громкоговоритель 1 ГД 28, подключенный к генератору ЭГ-33), напряжение с динамического конденсатора подается на регистрирующий прибор 7 (используют милливольтметр ВЗ-38). Пример 1 . Для доказательства наличия прямой корреляционной взаимосвязи между способностью воспринимать заряды и качеством поверхности полимеров используют измерение электрической прочности. Как известно, возникновение любых дефектов (микропоры, микротрещины, неоднородности структуры) способствует развитию на этих дефектах частичных разрядов при приложении к образцу высокого напряжения. Ррст интенсивности этих разрядов приводит к необратимым химическим изменениям в структуре полимер и сопровождается электрическим разруш1ением образца (пробоем), т.е., чем больше на поверхности образца дефектов, тем больше возникает частичных разрядов и тем меньше значение электрической прочности . Для искусственного создания поверхностных дефектов образцы в виде пленок поликапроамида ПК-4 толщиной 60 мкм облучают УФ-светом от лампы ПРК-7М. Через определенное возрастающее время t проводят определение электрической прочности Ед™, которая уменьшается с ростом t . Для каждого t , которому соответствует определенное определяют напряжение U на динамическом конденсаторе следующим образом. Исследуемый материал 1 (фиг.1) помещается между металлическими пластинами 2, подключенными к источнику 3 высокого напряжения. После этого на электроды 2 подается напряжение постоянного тока, равное 150 В, в течение 15 с для поляризации образца. Далее через 30 с после поляризации образец помещается между обкладками 4 и 5 динамического конденсатора, в котором верхний электрод 5 вибрирует с помощью вибровозбудителя (1ГД-2В), питаемого звуковым генератором (ЗГ- 33) частотой 4 5 Гц.. Напряжение на динамическом конденсаторе, величина которого про-. порциональна величине зарядов q на поверхности образца измеряют при помощи милливольтметра 7 ВЗ-38. Аналогичным образом испытываются все образцы (после каждого времени УФ-облучения, т..е. с различной концентрацией дефектов). Как следует из зависимости, представленной на фиг.2, между величиной электрической прочности Ef,p , характеризующей количество дефектов,, и величиной напряжения U на динамическом конденсаторе имеется прямая корреляционная зависимость Епр K-U,
где К.- коэффициент пропорциональности, зависящий от времени поляризации, времени до измерения зарядов типа исследуемого полимера, и определяется опытным путем.
По изменению значения U судят об изменении качества поверхности исследуемого материала. ,
При этом необходимое для испытания время снижается до 45-60 с вместо 2-3 ч, как это было по известному способу. Налицо повышение экспрессности. Возможность неразрушающего контроля также очевидна, так как на образец ничем не воздействуют. Напряжение 100-150 В в течение 10-15 с никак не воздействует на образец (пробивное напряжение этой пленки 3200-3500 В).
Повышение надежности способа объясняется отсутствием его зависимости от приборных эффектов (изменение времени и температуры поляризации при изменении структурной организации полимера). Необходимым условием при этом является равенство времен напряжений поляризации для эталонного и испытываемого материала, а также равенство времен от поляризации до измерения зарядов.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа контрол качества поверхности полимерных материалов заключается в значительном повышении экспрессности (время по сравнению с прототипом снижается в
100-200 раз); в обеспечении, возможности проведения неразрушающего и неизменяющего свойства образца контроля. При этом по сравнению с известным способом, предлагаемый способ обладает повышенной надежностью определения искомого параметра.
Формула изобретения
Способ контроля дефектности структуры полимерных материалов, заключающийся в предварительной выдержке полимерного материала вэлектрическом поле и последующем измерении тока, протекающего через образец, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности и надежности ,способа, исследуемый образец поляри-. Зуют в постоянном электрическом поле,
0 создаваемом плоскиюг электродами, при комнатнойтемпературе, а затем через заданное время образец помещают между двумя другими плоскими электродами, один из которых вибрирует, и из5меряю величину поверхностной плотности нанесенных зарядов, по которой судят о дефектности структуры.
Источники информации,
0 принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР №658468, кл.С 01 N 27/60, 1966.
2.Авторское свидетельство СССР 693209, кл.С 01 N 27/02, 1977.
-
V
ut.f
f rfrp-fff CH
f S 8 10 Фи&.З
