Капилярная вискозиметрия
Для построения кривых течения образцов при высоких скоростях сдвига используют капиллярный вискозиметр МВ-ЗМ (рис.4). Прибор предназначен для определения вязкостных свойств полимеров в размягчённом и расплавленном состоянии, и в частности, для определения индекса расплава. Принцип основан на измерении объёма расходуемого материала (а) при прохождении через стальной капилляр 1 под действием постоянного напряжения (2) приложенного к исследуемому образцу 3 через рычаг 4 и шток 5. Расход материала определяется по степени погружения штока в камеру 6. Он регистрируется с помощью датчика перемещения 7 и индикатора перемещения 8, сигнал с которого идёт на цифропечатающее устройство и выводится в виде значений времени, за которое шток проходит определённое фиксированное расстояние. Камера помещается в обогревательную печь 9, которая снабжена терморегулятором позволяющим поддерживать постоянную температуру (от комнатной до 350 °С). Использование различных величин нагрузки, изменение плеча рычага и размеров капилляра позволяют проводить измерения в широком диапазоне напряжения сдвига: от 103 до 106 Па. Необходимое для исследования количество вещества ~2 грамм. Для построения кривой течения определяли логарифмы напряжения и скорости сдвига на стенке капилляра. Напряжение сдвига на стенке капилляра (τ) равно:
τ=ΔРr/2(L+nR) [дин/см2],
где L и R длина и радиус капилляра соответственно, n - поправка, учитывающая потери давления на входе в капилляр, ΔРr перепад давления между концами капилляра
ΔРr =981*4*Р/πD2,
где Р - сумма весов грузов, поршня и усилия пружины индикатора, D - диаметр поршня. Тогда
τ=981 *4*P/2πD2(L+nR)=K1*P
или lgτ=lgK1+lgP.
Для определения скорости сдвига на стенке капилляра (γ') сначала рассчитывают её среднее значение (γ'1):
γ'1=Q/πR3,
где Q - расход материала.
Q=(S/t)*(πD2/4),
S - величина перемещения поршня за время t. Отсюда:
γ'1=S*π*D2/4*πR3t=K2*(S/t)
или lgγ'1=lgK2+lg(S/t).
Значения констант К1 и К2 постоянны для каждого капилляра. По найденным значениям lgγ', и lgτ строится вспомогательная осреднённая кривая течения lgγ'1=f(lgτ). Для построения истиной кривой течения, связывающей напряжение сдвига на стенке капилляра со скоростью деформации на стенке производится графическое перестроение данной кривой по уравнению:
lgγ'=lgγ'1+lg(3+n),
где n=d(lgγ'1)/d(lgτ); т.е. тангенс угла наклона касательной в каждой данной точке кривой lgγ'1==f(lgτ). Расчёт значения вязкости (η) производится по формуле:
η=τ/γ'.
Рис. 6. Принципиальная схема микровискозиметра МВ-3М
1-капилляр; 2-груз; 3-исследуемый образец; 4-рычаг; 5-шток; 6-камера (бомба); 7-датчик перемещения; 8-индикатор перемещения; 9-печь с электрообогревом; 10-теплоизулирующая шляпка; 11-съёмная крышка; 12-штатив; 13-опорная плита.
Смотрите также
Синтез нитрокарбоновой кислоты адамантана
...
Химия лантаноидов
Судя
по последним публикациям, нынче довольно трудно отметить те стороны жизни, где
бы не находили применение лантаноиды.
На
основе лантаноидов получают многие уникальные материалы, кото ...
Современные и перспективные требования к качеству дизельных
топлив. Ассортимент, качество и состав дизельных топлив.
Нефтеперерабатывающей
промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305—82 трех марок: Л —
летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 —
зимнее, при ...