Лако-красочные материалы — производство

Схема установки для определения динамических механических свойств представ­лена на рис. 5.4. Эта схема является чрезвычайно простым вариантом многих ис­пользуемых в настоящее время сложных приборов данного типа. Образец полиме­ра жестко закрепляют между двумя металлическими пластинами, которые имеют более высокую жесткость, чем образец полимера. Один из зажимов прикреплен к устройству, создающему синусоидальное нагружение, в то время как второй зажим присоединен к датчику усилия. Устройство может измерять как частоту’, так и ам­плитуду подаваемого и отражен ного сигналов. Полученные результаты затем могут быть проанализированы так, как это описано в гл. 2. Отличительной особенностью

метода (которой не придавалось особое значение в гл. 2) является то. что измере­ния динамических механических свойств проводят в зависимости от температуры (при какой-либо определенной частоте) или в зависимости от частоты (при какой — либо определенной температуре). Самые универсальные приборы данного типа мо­гут позволять производить измерения, соответствующие обоим указанным тинам. Основные доводы, показывающие важность таких испытаний, будут подробно рас ­смотрены в настоящей и следующих главах.

Форма образца, представленного на рис. 5.4. аналогична рассмотренному в гл. 3 образну для испытания на сдвиг образцов с нахлесткой Выполненные таким об­разом измерения позволяют определить динамический модуль упругости п модуль потерь при сдвиге. Измерения можно проводить так, что образец находится в под­вешенном состоянии между двумя зажимами. В этом случае проводят испытания при растяжении и определяют соответствующий данному состоянию модуль Юш а. Образец должен обладать такой достаточной жесткостью в интервале исследуемых температур и частот, чтобы он не складывался и не изменял свою форму в процессе измерении.

Другими важными методами проведения динамических измерений является |м>- тационная или вибрационная вискозиметрия. Схема образца для ротационной ви­скозиметрии показана на рис. 5.5. Образец помещают в прибор в состоянии едкша. Комплексный модуль упругости при сдвиге можно определи іь. прикладывая к об разцу колебательное синусоидальное напряжение. Данный прибор использу ют ык- жедля определения вязкости материала в зависимости сл ско|нкти сдвига, которую регулируют скоростью вращения верхнего шпинделя прибора. Кроме того, может быть измерен предел текучести жидкости в зависимости от температуры. Послед­ний тип измерений играет существенную |юль при создании материалов, не имею­щих прогиба.

Последним из рассматриваемых в данной главе динамическим механическим спектрометром является крутильный маятник. Этот спектрометр был разработан Джнлхзмом и еп) группой в Принстонском университете |11. Схематическое изо­бражение этот прибора представлено на рис. 5.6. Устройство, которое обеспечива­ет вращение, является также держателем образна. Вращение передастся образцу, что приводит к ею повороту. Когда вращение резко уменьшается (но аналогии с

Ihic 5.5. Простейшая схема чувствительной голопкн к ротационном пискозиметре. Об­ратите внимание, что в данном случае образец находится в состоянии чистого сдвига

закручтинием и освобождением ходовой часпнпіі пружины), определяют |>елкцию образца на начальное возмущение, оценивая степень ослабления ікмультирующсп» колебания.

За колебаниями можно наблюдать с помощью одного из любых различных ме і оді ж иі і. тедования. Например, в нижнем части маятника может быть установлен диск, поверх которого устанавливается цифровая система ко;иіронання. блок ламп или светодиодов может счит ывать цифровой код. В результате отой операции но —

думают экспоненциально аатухающую синусоидальную кривую. Экспериментально полученные значения представляют собой частот)’ колебаний и уменьшение ампли­туды колебаний в зависимости от продолжительности. Данный метод не является прямым методом измерения модуля упругости. Частота колебаний связана с жест­костью материала и уменьшение амплитуды в течение одной» цикла связано с энер­гией. потерянной образном. В результате этого эксперимента может быть определен тангенс угла механических потерь tg6. Вели параметры O’ и С" определяли незави­симо друг от друга, второй параметр может быть определен через tg б. Устройство, показанное на рис. 5.6, не находит такого широкого применения, как другие описан­ные ранее приборы, так как в данном случае невозможно прямое определение дей­ствительных значений модуля Юнга и модуля упругости при сдвиге. Тем не менее, данная аппаратура может быть успешно использована для исследования процессов отверждения термореактивних материалов.

Стеклянная оплетка может быть пропитана термореактивним полимером. Затем оплетку помещают в термостатируемую камеру анализатора для исследования ме­тодом крутильного маятника с образцом в виде нити, пропитанной испытываемым полимерным связующим. Образец подвергают нагреву и ощюделяют жесткость образца в зависимости от продолжительности нагрева. Джилхэм успешно исполь­зовал этот метод анализа при описании Т-Т-Тдиаграмм (графики температурно­временных переходов) для термореактивних полиме ров, которые рассмотрены ниже [2].